微电网的控制策略与实现

关键词：电力，控制，逆变，微电网，功率调度，户用
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2011.08.048
中图分类号：TP391.9
文献标志码：A
文章编号：1002-6819(2011)-08-0277-06
杜海江，杨明皓，丑丽丽，等. 户用风水光直流微电网控制策略与实现[J]. 农业工程学报，2011，27(8)：277 －282.
户用风水光直流微电网控制策略与实现
杜海江，杨明皓※,丑丽丽，张泽军
（中国农业大学信电学院，北京 100083）
摘 要：分布式能源、微电网和智能电网都是当前电力行业的热点课题。现有微电网研究集中在并网控制、潮流计算、
建模与仿真、拓扑结构与控制等方面，实际投入运营的系统不多。该文在利用现有研究成果基础上，设计并研制了一套
面向户用的微电网系统。该系统由风水光等电源、储能蓄电池、逆变器等单元构成，由微网调度器和远程 SCADA 系统
进行监控和调度。通过系统分析、建模仿真和完善的功能设计，实现了智能调度与功率自动平衡、故障自愈和即插即用
等功能，并在某农村投入试运行。研究成果对智能电网的智能能量管理和调度控制研究也具有借鉴意义。
Du Haijiang, Yang Minghao, Chou Lili, et al. Research and implementation of home wind-hydro-solar micro-grid control strategy [J]. Transactions of the Hale Waihona Puke BaiduSAE, 2011, 27(8): 277－282. (in Chinese with English abstract)
目前微电网研究集中在并网控制[1-2]、潮流计算[3]、 建模与仿真[4-8]、拓扑结构与控制[9-10]等方面。文献[1]研 究了不同类型的分布式电源并网对配网的影响，文献[2] 分析了含有分布式电源的配网在故障或改变运行方式时 的控制策略；文献[3]研究了分布式电源接入配网时不同
收稿日期：2010-09-25 修订日期：2011-05-08 基金项目：国家“十一五”科技支撑项目（2006BAJ04B03）农村户用风光 水发电关键技术研究；中央高校基本科研业务费专项资金资助（2009JS97） 作者简介：杜海江（1971－），男，河北人，副教授，博士，主要研究方向 包括电力电子与电气传动、新能源发电与节能技术。北京市清华东路 17 号 中国农业大学(东区)155#，100083。电话：15810524001。 Email: niuniudhj@sina.com ※通信作者：杨明浩（1953－），女，教授，博士生导师，研究方向为可再 生能源发电、配网自动化及电能质量与治理。
0引言
分布式能源、微电网和智能电网都是当前电力行业 的热点课题。分布式能源发电、可再生能源发电或称新 能源发电，主要指利用可再生能源，如风能、太阳能和 微水能等作为一次能源的发电装置。小型分布式电源适 用于村镇或单个农户，一般就近布置在负荷附近。这些 分布式能源可以单机分散布置，不与电网连接，离网方 式工作；也可以将若干分布式能源单元、储能单元集中 布置和控制，构成一个微电网，通过建立一个微电网调 度单元，对接在该微电网的分布式能源单元进行监控。 微电网可看作分布式能源的一种管理方式，也可作为智 能电网的一种接入方式。智能电网通过利用可靠的双向 通信、高级传感器和分布式计算机技术，构成电力传输 与分配网络，实现电网安全稳定运行，降低大规模停电 风险，提高电网自愈能力，提高分布式能源和电网资产 利用率。
1 面向户用的微电网原理分析与结构设计
设计该微电网系统，需要考虑的问题有电源点选型、 并网还是孤岛运行、直流微电网还是交流微电网、电压 等级、容量等。
综上，目前在微电网系统拓扑结构和控制技术方面 进行了许多研究，但是实际投运的系统不多[13]，尤其面 向户用的微网系统更是鲜见报道。分布式能源发电的理 想应用方式应该是分布式发电和用电、小容量、混合式 能源利用，所以设计户用的分布式发电系统具有重要应 用价值。在十一五课题支持下，设计了一套面向户用的 直流微电网试验系统，并在北京某山区农村投入试运行。 本文从系统设计、单元设计和设计要点等几个方面总结 了在微电网设计和运行方面的方法和经验，供同行参考。
接入方式的潮流计算方法；建立完善的微电网和分布式 电源模型是实现微电网能量控制和智能电网接入的基 础，文献[4-5,14]参考 IEC61970 标准建立了分布式电源组 件的 CIM 模型，并设计了微网能量管理系统框架和软件 结构，文献[6-8]利用多代理技术建模用于上级电网、微 网和微网元件的信息交换；文献[10]研究了在不同环境和 运行工况下微网的结构和基本控制策略，文献[9]以美国 CERTS 提出的微网结构为原型进行了控制策略建模和仿 真；文献[10-11]研究了直流微电网建模和控制问题。
微电网技术的研究
微电网中的应用，超级电容器在微电网中的应用，孤岛模式 下的微电网，低压微电网中的功率传输特性，微电网控制策略
中国学术期刊文辑（2013）
目录
一、微电网的控制策略与实现 户用风水光直流微电网控制策略与实现_ 1 基于 CAN 总线的微电网监控系统设计_ 7 基于 PCC 的大系统与微电网静态建模仿真_ 11 二、微电网的经济运行 基于储能单元运行方式优化的微电网经济运行_ 18 基于储能单元运行方式优化的微电网经济运行 24 三、微电网的协调控制与运行 基于电压的自治微电网分布式协调控制 30 基于电压源逆变器的微电网控制策略_ 36 基于多代理技术的微电网控制策略的研究 41 基于多代理系统的微电网竞价优化策略 45 基于多目标的独立微电网优化设计方法_ 51 基于多智能体的微电网系统优化经济运行研究 57 基于飞轮储能和蓄电池的微电网控制策略 62 基于分压器原理的孤岛检测技术在微电网中的应用 68 基于改进下垂法的微电网逆变器并联控制技术 75 基于孤岛检测的微电网并离网切换控制技术 80