新能源电力微网控制策略

陈月胜

（广东电网有限责任公司佛山三水供电局，广东 佛山 528100）

0 前言

随着工业用电和民间用电的不断增加，电力建设的速度不断增加。由于某些区域比较偏僻，对供电的需求也较低，如果使用大区域供电的方式，会造成很大的资源浪费，从而增加供电的成本，对供电技术的要求也比较高。为了有效解决这些问题，对微网供电的应用越来越多，其可以有效提高供电的效率，减少供电过程中的过多消耗，还可以提高供电的安全性和可靠性，在新能源电力事业不断发展的今天，对微网供电的应用越来越多。

1 微网

为了有效缓解电力紧张的问题，对新能源电力事业的建设不断加强，采用分布式电网对这些电源进行并网，由于新能源发电的随机性和波动性容易给电网带来冲击，为了有效解决这些问题，提出了微网的概念。微网是由微电源和用户负荷构成的系统，整个微网结构使用了大量的电力电子设备，其可以对电力进行有效的变换。微网本身就是一个整体可控的小型电力系统，可以有效地使电力变换输出，还负责对供电的平稳性进行控制，还能有效降低电网在供电过程中的线损。

随着城市综合体建设的不断加强，其更加强调对资源的合理分配，降低资源的消耗损失，采用微电网技术可以正好与之对应。采用微电网技术不仅降低了各种常规电网布置对电能的过多消耗，还由于采用了电能局部调节控制技术，进一步提高了供电的质量。微电源是微电网技术的研究重点，目前像燃料电池、光伏电池等电源的价格还比较高，我们应该加大对这些技术的研究，还需要降低微电网运行的成本，增加微电网的市场竞争力，有效推动该技术的实际应用。

2 微网的组成

微网根据其运行的实际需要，其通常是由分布式电源、储能装置、电气变换设备组成的。其中分布式电源比较常见的有光伏发电电池组、风力发电机、微型燃气轮机，在一些对稳定性要求高的微网中会含有一些数量的储能设备如蓄电池，这些储能装置的应用可以让微网供电更加稳定。为了有效地对电源进行变换，微网中会包括一些电力变换设备，如整流器和逆变器等，此外在系统中还包括大量的隔离开关、断路器、继电保护设备等。

微电网中的负荷可以分为敏感负荷、非敏感负荷和可调度负荷。在微电网中，负荷和供电部分经常是作为一个整体的，整个微电网也具有独立运行的功能，其可以根据电网外部或者内部的变化进行自动的调整。当外部电网产生故障，或者其供电质量下降时，微网就会自动脱离与主网的耦合状态，并进入独立运行模式，从而保证微网的正常供电。在微电网不同工作状态的切换过程中，由于采用的全电子器件控制方法，对微电网与主网的并网和分离切换非常方便和高效，在电网负荷波动较大的情况下，依然能够稳定工作。

3 微电网的控制

微网分为孤岛、并网、并网过渡、解列过渡4种运行状态，微网会根据实际运行的状况，在这几个运行状态下自如地进行切换。只有采取完善的控制方法，才能保证微电网在各个状态下，都可以稳定运转。

微网根据运行状态的不同可以分为分离网运行控制和并网运行控制。并网运行模式有并网充电状态、并网放电状态、待机状态、故障状态和紧急停机状态等5种工作状态。离网运行模式有独立逆变状态、待机状态、故障状态和紧急停机状态等4种工作状态。

在对微网对控制过程中，应该有效地保证微网的安全性和稳定性，在实际运行控制中应该满足以下指标：1）整个系统应该具有较强的扩容能力，在不添加任何设备的情况下，就可以具有较强的扩充新电源的能力。2）其能够方便和及时实现与主网的并网和解离。3）其对内部供电的控制稳定性强，能够满足局部供电的基本要求。

4 孤岛运行的控制

孤网的实际运行主要采用的是不间断电源结构，目前常用的有集中控制结构、主从式控制结构和对等控制结构。

集中控制。在该控制方式中，会对母线电压的实际情况进行监测，并采取对电流进行实时调节的策略，将电流值平衡分配给所有的电源。这种控制方式结构简单易于实现，主网和配网之间容易匹配。其缺陷是整个电压控制系统在控制的过程中存在较为严重的滞后性，且系统的鲁棒性较差，容易受到意外因素的干扰。

主从站控制策略。其在微网的独立运行控制中的应用较多，分别对每个微电源进行独立的控制，控制独立电源的电压和频率，有效控制各供电单元的供电质量和功率。其采用的是V/f控制的电源控制器作为主控制器，各种分布式电源直接受到主控制器的控制。采用该种控制方式，可以有效降低电压和频率与设定值之间的偏差，从而大大提高了供电的质量。从控制器的工作完全依赖主控器的工作，如果微网采用非分布式电源结构，这大大提高了主控制器的选择余地，各种储能设备也可以作为主控制器。

对等控制策略。在该控制模式下，每个电源在电网中的作用都是平等的，其主要对供电电压的幅值额相位进行控制，如果电网的负载的容抗性发生了变化，需要对输出电压的相位角进行调整，对无功量进行补偿，有效提高供电的品质因素，降低电网的线损。这种控制方式的抗干扰能力强，电源之间的通信非常可靠，但是对电网控制的同步性往往要求较高，需要提高电网设备通信之间的实时性，需要有高效的通信协议来保证通信的同步性。

下垂控制策略。在该控制模式下，各供电电源的地位将更加均衡，对负载的要求也不高。在下垂控制中，需要机组进行平衡的供电，主网运行模式和孤网运行模式之间的切换密度更高，对电网切换技术要求较高。该控制方式的硬件结构相对比较简单，控制技术要求不是很高，由于微网的操作比较频繁，供电质量往往会波动较大，因此该控制方法主要用于电力电子接口和电源之间的操作。

5 并网控制策略

在该控制方法中，微网需要和公网进行并联运行，因此系统的频率应该和主网保持一致，还应该有效保证电网电压的稳定性。根据IEEE1547标准，其各个供电节点都能达到有效的同步，微电网才能并入主网运行。因此，对各供电节点的供电参数一致性要求较高，尤其体现在微网电压和频率的稳定性，还需要最大程度地保证运行的同步性。

在整个控制过程中，系统会采集系统各部分实际的工作参数，并将其统一传送到控制中心，通过控制中心对供电参数的监测来发现系统运行的异常，如果存在异常的情况，就会及时对电压进行调节，让系统可以更加平稳的运行。在微网实际运行中，运行控制中心还会对无功进行补偿，不仅提高了供电质量，还能降低线损的发生。在整个并网运行的过程中，一定要注意减少并网造成的冲击电流。

6 结语

随着时代的发展，城市在发展过程中，越来越追求发展的合理性，为了更进一步对资源的利用进行优化，很多城市都提出了打造城市综合体的发展理念。城市综合体建设的过程中，一定要处理好对电能的利用问题，尤其处理好对城市偏远地区供电的问题。为此，我们应该有效地对微网技术进行利用，并根据实际的情况，采用针对性的控制方法，让微网技术充分发挥出自己的作用。