微电网能量管理与控制策略
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微电网能量管理与控制策略
目录
一、微电网的发展 二、微电网能量管理 三、微电网控制策略
一、微电网的发展
近年来，新能源的开发利用使分布式发电得到了 长足的发展。微电网就是在此基础，提高了供电可靠 性和电能质量，形成了一种新型的供电方式。 所谓微电网，是指由分布式电源、储能装置、电
力变换装置、相关负荷和监控、保护装置组合成的小
三、单个微电网控制策略
对于输出功率随机的电源，一般需要采用PQ控制，达到能
源最大利用率。 对于功率可调的电源，控制比较容易，可以实现V/f的调 整和控制，可用于保证微电网频率和电压的稳定性。 Droop控制模拟传统电力系统波动时的一次调频过程，由 于其不需要分布式电源之间通信联系就能实施控制，所以一 般用于对等控制策略中的分布式电源接口逆变器的控制。
理人员，能够提高电能质量，保证电网安全运行以及改
善电网运行经济性，是现代电网调度自动化系统的统称。 微网能量管理系统(MGEMS)：基于现有电力系统EMS的 研究成果，考虑了分布式电源、储能系统的接入以及微 网系统技术的应用，是EMS进一步发展的一个重要方面。
二、微电网能量管理
通过管理微网内微源 及负荷运行状态，结合电
三、微电网综合控制策略
对各微电源采取不同的控制方法，将PQ控制和 V/f控制结合起来。实现过程为并网和孤岛模式的转 换：并网运行状态下，各DG都采用PQ控制；当电力 主从控制 系统出现问题时，系统切换到孤岛状态，其中一个 DG转换到V/f控制，成为主控电源为孤岛系统提供电 压和频率支撑，确保其他从属微电源和负荷正常运 行，而其他DG保持PQ控制运行，保证最大功率输出 。
型发配电系统，能够实现自我控制，它既可以与大电 网并网运行，也可以在电网出现故障时孤岛运行，是 未来新能源综合利用趋势。
一、微电网的发展目的
一、我国微电网的发展方向
对内：有效接纳分布式电源 包容性 对外：与大电网兼容并提高辅助增值服务 技术上：包容发配用等多方面的先进电力技术 可控，灵活调度，可作为备用电源 灵活性 运行模式切换灵活
法有联网状态下的PQ控制方式，孤岛状态下的电压频
率V/f控制和下垂控制。
控制方法
PQ控制
VF控制
下垂控制
三、单个微电网控制策略
PQ控制是逆变器输出的有功功率P和无功功率Q的大小可控 。它是将有功功率和无功功率解耦后，对电流进行PI控制，通 过控制逆变器来保证DG输出的有功和无功保持在恒定值。 V/f控制即恒压恒频控制，指的是通过控制手段使逆变器输 出电压幅值u和频率f保持恒定。采用双闭环控制，以滤波器输 出电压反馈作为控制外环，以电容电流反馈作为控制内环。 下垂控制通过解耦有功-频率与无功-电压之间的下垂特性 曲线进行系统电压和频率调节的方式。实质是各逆变器检测输 出功率的大小，根据自身容量，通过频率与电压幅值来调节输 出的有功和无功。
价、燃料费用等信息，并 根据系统内潮流需求对分 布式发电设备、可控负荷 、储能设备进行有功、无 功指令控制，不仅可实现 风能、太阳能等可再生能 源的有效利用，而且能使 微网经济、可靠运行。
二、微电网能量管理系统主要功能
对可再生能源发电与负荷进行功率预测； 为储能设备建立合理的充、放电管理策略; 为微网系统内部每个分布式能源控制器提供功率和电压设定点； 确保满足微网系统中的热负荷和电负荷需求； 尽可能的使排放量和系统损耗最小； 最大限度地提高微电源的运行效率； 对无功功率进行管理，维持微电网较好的电压水平； 提供微网系统故障情况下孤岛运行与重合闸的逻辑与控制方法;
在主从控制策略中，主控DG在运行模式切换时的变化幅
度比较大，也引起了其他从属DG的波动，主控DG运行稳定性 会对其余分布式电源会产生影响，一旦主控单元控制失效， 整个微网系统就会瘫痪。 而在对等控制策略中，各个分布式电源互不干扰，运行 不受彼此影响，稳定性较高。但从原理上看，其只考虑到一 次调频问题，没有考虑系统电压和频率的恢复问题，并且在 控制和应用上仍存在很多关键问题亟待解决。
三、微电网控制策略
所有的控制方法都应当满足下列要求： 1、新的微电源的接入不对大系统造成威胁;
2、能够自主的选择系统运行点;
3、平滑与大电网联网或解耦; 4、对有功、无功可以根据动态的要求进行独立的 结构控制。
三、单个微电网控制策略
微电网的控制方式和微电源的类型有关，对于采
用的电力电子逆变器来说，单个微电网常用的控制方
二、微电网能量管理的难点与挑战
»新能源出力不确定性的影响 微网中的负荷和新能源的可预测性差，且功率变化范围较大，
预测误差较大，造成调度困难。 »优化算法合理选取 微网能量管理中很多问题是复杂的系统优化问题，如何兼顾算 法最优性和可靠性需要深入研究。 »储能系统的管理 储能系统在微网起到重要的维持稳定的作用，各种储能技术各 具优缺点。储能技术的优化配合以及多储系统的联合调度是一 个难点。
三、微电网综合控制策略
基于电力电子技术“即插即用”与“对等”的控
制思想，提出对等控制策略，系统中各个DG都采用 对等控制 类似传统发电机的下垂特性曲线作为微电网内部分布 式电源的控制方式，将系统功率动态分配给各分布式 承担，保证微电网内部电力供需平衡，主要适合于含 多逆变器并联运行的微电网系统。
Biblioteka Baidu
三、微电网综合控制策略
通过对负荷分级，实现分级供电 定制性 满足不同用户的多种供电需求
有利于微网用户的利益 经济性 有利于微网建设商的利益 实现稳态、暂态功率平衡和电压/频率的稳定 自治性 对事故自助采取措施进行控制和纠正
二、微电网能量管理
能量管理系统(EMS):主要针对发输电系统，对电网进行 调度决策管理以及控制，提供电网的实时信息给调度管
目录
一、微电网的发展 二、微电网能量管理 三、微电网控制策略
一、微电网的发展
近年来，新能源的开发利用使分布式发电得到了 长足的发展。微电网就是在此基础，提高了供电可靠 性和电能质量，形成了一种新型的供电方式。 所谓微电网，是指由分布式电源、储能装置、电
力变换装置、相关负荷和监控、保护装置组合成的小
三、单个微电网控制策略
对于输出功率随机的电源，一般需要采用PQ控制，达到能
源最大利用率。 对于功率可调的电源，控制比较容易，可以实现V/f的调 整和控制，可用于保证微电网频率和电压的稳定性。 Droop控制模拟传统电力系统波动时的一次调频过程，由 于其不需要分布式电源之间通信联系就能实施控制，所以一 般用于对等控制策略中的分布式电源接口逆变器的控制。
理人员，能够提高电能质量，保证电网安全运行以及改
善电网运行经济性，是现代电网调度自动化系统的统称。 微网能量管理系统(MGEMS)：基于现有电力系统EMS的 研究成果，考虑了分布式电源、储能系统的接入以及微 网系统技术的应用，是EMS进一步发展的一个重要方面。
二、微电网能量管理
通过管理微网内微源 及负荷运行状态，结合电
三、微电网综合控制策略
对各微电源采取不同的控制方法，将PQ控制和 V/f控制结合起来。实现过程为并网和孤岛模式的转 换：并网运行状态下，各DG都采用PQ控制；当电力 主从控制 系统出现问题时，系统切换到孤岛状态，其中一个 DG转换到V/f控制，成为主控电源为孤岛系统提供电 压和频率支撑，确保其他从属微电源和负荷正常运 行，而其他DG保持PQ控制运行，保证最大功率输出 。
型发配电系统，能够实现自我控制，它既可以与大电 网并网运行，也可以在电网出现故障时孤岛运行，是 未来新能源综合利用趋势。
一、微电网的发展目的
一、我国微电网的发展方向
对内：有效接纳分布式电源 包容性 对外：与大电网兼容并提高辅助增值服务 技术上：包容发配用等多方面的先进电力技术 可控，灵活调度，可作为备用电源 灵活性 运行模式切换灵活
法有联网状态下的PQ控制方式，孤岛状态下的电压频
率V/f控制和下垂控制。
控制方法
PQ控制
VF控制
下垂控制
三、单个微电网控制策略
PQ控制是逆变器输出的有功功率P和无功功率Q的大小可控 。它是将有功功率和无功功率解耦后，对电流进行PI控制，通 过控制逆变器来保证DG输出的有功和无功保持在恒定值。 V/f控制即恒压恒频控制，指的是通过控制手段使逆变器输 出电压幅值u和频率f保持恒定。采用双闭环控制，以滤波器输 出电压反馈作为控制外环，以电容电流反馈作为控制内环。 下垂控制通过解耦有功-频率与无功-电压之间的下垂特性 曲线进行系统电压和频率调节的方式。实质是各逆变器检测输 出功率的大小，根据自身容量，通过频率与电压幅值来调节输 出的有功和无功。
价、燃料费用等信息，并 根据系统内潮流需求对分 布式发电设备、可控负荷 、储能设备进行有功、无 功指令控制，不仅可实现 风能、太阳能等可再生能 源的有效利用，而且能使 微网经济、可靠运行。
二、微电网能量管理系统主要功能
对可再生能源发电与负荷进行功率预测； 为储能设备建立合理的充、放电管理策略; 为微网系统内部每个分布式能源控制器提供功率和电压设定点； 确保满足微网系统中的热负荷和电负荷需求； 尽可能的使排放量和系统损耗最小； 最大限度地提高微电源的运行效率； 对无功功率进行管理，维持微电网较好的电压水平； 提供微网系统故障情况下孤岛运行与重合闸的逻辑与控制方法;
在主从控制策略中，主控DG在运行模式切换时的变化幅
度比较大，也引起了其他从属DG的波动，主控DG运行稳定性 会对其余分布式电源会产生影响，一旦主控单元控制失效， 整个微网系统就会瘫痪。 而在对等控制策略中，各个分布式电源互不干扰，运行 不受彼此影响，稳定性较高。但从原理上看，其只考虑到一 次调频问题，没有考虑系统电压和频率的恢复问题，并且在 控制和应用上仍存在很多关键问题亟待解决。
三、微电网控制策略
所有的控制方法都应当满足下列要求： 1、新的微电源的接入不对大系统造成威胁;
2、能够自主的选择系统运行点;
3、平滑与大电网联网或解耦; 4、对有功、无功可以根据动态的要求进行独立的 结构控制。
三、单个微电网控制策略
微电网的控制方式和微电源的类型有关，对于采
用的电力电子逆变器来说，单个微电网常用的控制方
二、微电网能量管理的难点与挑战
»新能源出力不确定性的影响 微网中的负荷和新能源的可预测性差，且功率变化范围较大，
预测误差较大，造成调度困难。 »优化算法合理选取 微网能量管理中很多问题是复杂的系统优化问题，如何兼顾算 法最优性和可靠性需要深入研究。 »储能系统的管理 储能系统在微网起到重要的维持稳定的作用，各种储能技术各 具优缺点。储能技术的优化配合以及多储系统的联合调度是一 个难点。
三、微电网综合控制策略
基于电力电子技术“即插即用”与“对等”的控
制思想，提出对等控制策略，系统中各个DG都采用 对等控制 类似传统发电机的下垂特性曲线作为微电网内部分布 式电源的控制方式，将系统功率动态分配给各分布式 承担，保证微电网内部电力供需平衡，主要适合于含 多逆变器并联运行的微电网系统。
Biblioteka Baidu
三、微电网综合控制策略
通过对负荷分级，实现分级供电 定制性 满足不同用户的多种供电需求
有利于微网用户的利益 经济性 有利于微网建设商的利益 实现稳态、暂态功率平衡和电压/频率的稳定 自治性 对事故自助采取措施进行控制和纠正
二、微电网能量管理
能量管理系统(EMS):主要针对发输电系统，对电网进行 调度决策管理以及控制，提供电网的实时信息给调度管