第四章微电网运行与控制技术

当外界主电网发生故障停电或者出现电能质量
问题时，微电网通过静态开关切断与主电网的
联系，孤网运行。微电网的负荷由微电源承担， 馈线C可通过母线从母线得到电能并维持正常运 行。如果孤网运行模式下无法保证电能的供需 平衡，可切断馈线C的负荷，停止对非重要负荷 供电。故障消除后，主断路器重新合上，微电
网恢复并网运行模式。通过有效的控制方式实
（2）对等控制策略。即基于电力电子的“即 插即用（Plug and Plug）”和“对等（Point to Point）”的控制。系统中各个分布式电源 是“平等”的关系，不存在从属关系。根据微 电网的控制目标，灵活的设定下垂系数，调节 受控微电源，保证整个微电网的电压稳定、频 率稳定以及电能的供需平衡，具有简单可靠的 优点。但是对等控制策略只考虑了一次调频， 而忽略了传统电网的二次调频问题，即没有考 虑微电网系统电压和频率的恢复问题，因此， 在微电网受到大扰动时，很难保证系统的频率 质量，不能保证负荷的正常运行。另外，此方 法是针对有电力电子技术的微电源的控制，没 有考虑传统发电机如微型燃气轮机与微电网之 间的协调控制。
而实现这一性能的关键技术是微电网与主电网 之间的电力电子接口处的控制环节—静态开关。 该静态开关可实现在接口处灵活控制的接受和
输送电能。从大电网的角度看，微电网相当于
负荷，是一个可控的整体单元。另一方面，对
用户来说，微电网是一个独立自治的电力系统，
它可以满足不同用户对电能质量和可靠性的要 求。
34
（4）基于多代理技术的控制。该方法将传统 电网的多代理技术应用到微电网控制系统。该 控制策略综合了多种控制方式，能够随时插入 某种控制，实现了微电网的经济优化调度，保 证了微电网系统安全稳定运行。多代理技术具 有很好的自愈能力，响应能力强等特点可很好 的满足微电网的分散控制的需要。但目前多代 理技术在微电网中的应用还处于起步阶段，还 只是集中对微电网的系统频率、电压等进行控 制的层面，因此要使多代理技术在微电网的控 制中发挥更大的作用，还需要大量的研究工作。
现微电网两种运行模式的平滑切换。此外，微
电网还配备了潮流控制器和保护协调器，在能
量管理系统的统一控制下，通过数据采集，实 现调压、控制潮流、馈线保护等多项措施。
在大电网发生故障或其电能质量不符合标准情
况时，微电网可以孤网运行，保证微电网自身
和大电网的正常运行，从而提高供电安全性和
可靠性。因此孤网运行时微电网最重要的能力，
不用接受传统电网的统一调度。
4.1 微电网自动控制结构与体系
4.1.1 微电网的经典结构与控制目标 1、经典微电网的基本结构 如图4.1所示，它由微电源、储能装置和电/热
负荷构成，并联在低压配电网中。微电源接入 负荷附近，很大的减少了线路损耗，增强了重 要负荷抵御来自主电网故障的影响的能力。微 电源具有“即插即用”的特性，通过电力电子 接口实现并网运行和孤岛运行方式下的控制、 测量和保护功能，这些功能有助于实现微电网 两种运行方式间的无缝切换。
（3）基于功率管理系统的控制。该控制方式 采用不同的控制模块，分别对有功和无功进行 解耦控制。较好的满足了微电网P/Q、v/f等多 种控制方式的要求，尤其是对于功率平衡的调 节，应用了频率恢复算法，可以很好地满足系 统对频率质量的要求。针对微电网中各用户对 无功的不同需求，功率管理系统采用了多种控 制方法并加入了无功补偿装置，提高了系统的 控制能力，同时也提高了控制的灵活性。但是 该方法没有考虑含有调速和励磁系统的常规发 电，特别是没有考虑含电力电子接口的微电源 间的协调控制
图4.1 典型微Hale Waihona Puke Baidu网的基本结构
56
2、微电网控制的主要目标 （1）可对微电源出口电压进行调节，保证电
压稳定性。
（2）孤网运行时，确保微电源能够快速响应， 满足用户的电力需求。
（3）根据故障情况或系统需求，可实现平滑 自主的与主电网并网、解列或者两种运行方式 的过渡转化。
（4）调节微电网的馈线潮流，对有功和无功 进行独立解耦控制。
图4.1中微电网包括A、B和C3条馈线，整个网络 呈辐射状结构，馈线通过微电网主隔离装置与配
电网相连，可实现孤网与并网运行方式的平滑切 换。其中A和B为重要负荷，安装了多个DG为其 提供电能，馈线A上接敏感负荷，安装了光伏电 池和微型燃气轮机，其中微型燃气轮机运行于热
电联产，向用户提供热能和电能；采用风力发电 和燃料电池共同在为馈线B的可调节负荷供电； 馈线C为非敏感负荷，没有配置专门的微电源为 馈线C上的负荷供电，直接由配电网供电，孤网 运行时，当微电网内部过负荷时，可切断系统对 馈线C上的负荷的供电。并网运行时，
第4章 微电网运行与控 制技术
简介：
微电网主要以分布式电源为主，由于分布式电源的容量一般不 大，但是却数目众多，从而使微电网的控制不能像传统电网那 样由电网调度中心统一控制以及处理故障，这就对微电网的运 行和控制提出了新的要求。如：根据电网需求或者电网故障情 况，能够实现自主与主电网并列、解列或者是两种运行方式的 过渡转换运行，同时实现电网有功和无功的控制、频率、电压 控制，可实现微电网与主电网的协调优化运行以及对主电网的 安全支撑等。微电网相对于主电网可作为一个可控的模块化单 元，其可对内部负荷提供电能，满足负荷用户的需求，这就需 要良好的微电网控制和管理能力。微电网的运行控制应该能够 做到基于本地信息对电网中的事故作出快速、独立的响应，而
4.1.2 微电网的控制方式
目前，微电网的控制方式主要有以下几种： （1）主从控制。即对各微电源采取不同的控制
方式，从而使分布式电源实现不同的职能，让 其中一个（或几个）微电源作为主控电源，支 撑系统的频率，保证电压的稳定，而其他微电 源作为从属电源，不负责电压的控制和频率的 调节。主从控制的实现：并网运行时各分布式 电源均采用P/Q控制，孤岛运行时，一个分布式 电源（主控电源）转换成v/f控制，保持电压不 变，电流随负荷的变化而变化。但是主从控制 存在的缺点有：孤岛运行时对主控电源依赖性 高，对通信可靠性要求高，负荷波动时需要较 高的旋转备用容量。