微电网电能质量治理策略研究

2021-04-12舒薇

智能城市 2021年15期

舒薇

（怀化学院电气与信息工程学院，湖南怀化 418000）

在电力变革持续推进的背景下，微电网电能质量逐渐受到社会的关注。因此为改善能源结构及加强电能传输质量，相关人员必须对微电网给予高度重视，充分明确其电能质量控制中存在的问题，并积极采取相应措施，达到加强可再生能源利用效率的目的，对我国实现可持续发展具有重要的意义。

1 微电网电能质量问题

从现实角度出发，可发现微电网是一种集团供电系统，其以分布式能源为基础，由逆变器、负荷以及电能质量治理装置等多个方面组成[1]。相较于传统电网，微电网能够对电力电子变换器进行利用，以此达到对不同种类分布式能源进行接入的目的，其具有较小的容量及惯性。此外，由于微电网内部存在微源逆变器及电能质量治理装置，其具有非线性系统。针微电网优势而言，其不仅具备良好的跟踪能力，还能够对运行状态进行灵活切换，显著提升操作便捷性，能够有效提高电能质量治理效果。

针对微电网电能质量问题而言，目前我国尚未对微电网电能质量相关标准进行制定，但通过深入分析微电网基本性质及运行经验，可充分了解微电网电能质量中存在的问题。由于谐波的形成与电源及非线性负荷等具有密切联系，微电网中含有的分布式电源与电力电子装置等可形成大量谐波。通过对电力系统进行深入研究，可发现电网呈感性，且电压偏差与无功功率之间具有密切联系。相较于传统电网，微电网呈阻性或阻感性，因此电压偏差与有功功率具有直接关系。

微电网中的微源具有极强的间歇性，其输出功率波动极有可能引发电压波动。针对三相不平衡问题而言，其主要指三相电压或电流存在较大差异，造成该种现象形成的主要原因是未对三相负载进行科学配置。受到单相接入逆变器的影响，三相不平衡问题在微电网中具有较高的发生率。微电网状态进行切换时，其控制方式将发生变化，并出现功率投切现象，造成电压冲击与暂态电流，微电网容量相对较小[2]。

暂态冲击将对微电网产生严重影响，微电网电能质量问题可分为两种。

（1）受到分布式能源发电装置的影响，引起电能质量问题，在微电网中具有较高的发生率。

（2）由微电网自身原因引起的电能质量问题，例如微电网在实际运行过程中，存在切换运行状态或微源互补发电等现象。

可根据频率存在的差异，将其科学划分为工频及谐波电能质量问题。针对工频问题而言，主要包括电压闪变以及三相不平衡等，我国有学者为此进行研究，并在研究报告中明确指出，导致该问题形成的主要原因是工作人员未对能量或配电网功率进行科学分配。谐波问题主要包括电压及电流谐波畸变等，多在微电网运行过程中形成，原因较为广泛，且具有极强的危害性。

2 微电网电能质量治理策略

通过对微电网电能质量问题形成原因进行分析，可发现对治理策略进行选择时，可从微电网运行控制、微源控制以及设备控制等方面入手，充分考虑上述控制策略的情况下，微电网电能质量问题将得到有效解决。

2.1 微电网运行控制

（1）从整体的角度出发，对微电网及配电网功率交换进行严格把控，实现有效加强微电网能量管控力度。

（2）对微源协调控制及模式切换控制策略进行制定，为微电网运行质量提供保障。

（3）对微源形成正确认知，并对其制定相应的控制策略，通过实际调查可以发现，微源控制策略可分为对等控制模式以及主从控制模式等。

在并网模式的作用下，微源将保持在电流控制电压源模式[3]。该种模式主要包括下垂控制以及PQ控制，其能够为电网持续输送能量；在离网模式的作用下，微源将持续为微电网提供相应的工作电压，主要包括主从控制以及对等控制。

由于并离网运行模式进行切换时，微源工作模式将发生转变，极有可能形成电压跌落以及电流冲击等电能质量问题，并对后续运行产生影响。通过查询国内外文献库，可发现国内外有许多学者相继对并离网模式切换进行研究。例如国外有学者通过深入研究控制器参数对运行模式切换产生影响，成功发现并提出具有平滑性的运行模式切换控制方法，并在微源容量及负荷匹配角度的基础上，对其控制策略进行制定。虽然该研究对微电网发展具有一定的促进作用，但无法有效改善控制算法中存在的弊端。

有学者在研究报告中指出，可通过对同步控制器进行利用，以此达到对运行模式进行平滑切换的目的；有学者通过系统性研究，提出利用电压灵敏度分析方法实现有效解决并网冲击的理论[4]。本文通过对该研究报告进行深入分析后发现，该学者不仅未对非线性负载产生的影响进行考虑，而且未详细介绍针对微电网离网的解决方法。有学者围绕并离网切换时出现的功率不平衡现象进行研究，并提出具有一定可行性的控制策略，即对储能装置进行利用，实现在预同步控制的基础上为微电网切换模式后的正常运行提供保障。

有学者对微电网负荷供电可靠性进行综合考虑的情况下，通过对分布式次梯度算法进行利用，成功制定并提出模型预测控制能量改善管理措施。有学者通过对不同运行模式的基本特点及网间互济功率传输原则进行深入研究，提出具有一定现实意义的不同运行模式功率协调控制措施。有学者在研究报告中提出，可在模型预测算法的基础上，对实时控制策略进行构建，实现有效减少负荷功率波动及分布式电源之间存在的影响。此外，有多名学者围绕传统微源控制策略进行研究，并提出具有科学性的改进措施[5]，如并网间接恒功率控制方法等。

有学者通过对线路等效电阻及其对微电网产生影响进行深入分析，成功提出具有可靠性的下垂控制改进策略；有学者在研究报告中提出，可通过将微分补偿环节家进入常规虚拟同步机控制中，以此达到有效提高动态响应速度以及对功率冲击进行消解的目的；另有学者以主从控制微电网系统为基础，将储能单元视作主控单元，达到对平滑控制策略进行设计的目的。

我国学者提出了电压电流协同控制策略，主要指对电压控制器进行利用，以此达到调节负载电压的目的，通过电流控制器，实现在并网时对输出电流进行控制，以此为功率平衡提供保障。由此可见，对微电网电能质量进行治理的过程中，由于微电网运行控制策略具有良好的理论技术，工作人员可重点对该种控制策略进行利用，实现加强电能质量治理效果。此外，必须对微电网中的储能设备进行灵活运用，并通过储能技术手段，实现有效解决暂态问题的目的。

2.2 微源运行控制

针对微电网中的微源而言，其自身性质、功率分配平衡性较差及转换逆变器控制策略等多个方面均有可能导致电能质量问题形成。因此为保障微电网运行质量，相关人员必须将从根源上解决电能质量问题视作重要目标，并以此对微源运行控制策略进行制定与研究。例如有学者通过大量研究，成功提出以同步发电机机电暂态模型为基础的微源控制策略；有学者认为可选择引入感性虚拟阻抗电压电流，实现进行双环下垂控制；有学者通过对低通滤波器及其对系统性能产生的影响进行深入分析，成功提出具有科学性的自适应下垂控制方法。

我国微源运行控制研究资料较多，相关人员对该课题进行研究或对微源运行控制策略进行制定时，可选择对相关文献资料进行参考。此外，为加强该种控制策略的应用效果，工作人员可选择对传统电能质量治理装置进行结合使用，实现协调控制。

2.3 电能质量设备控制

工作人员对微电网电能质量进行解决时，可选择对电能质量治理装置进行安装，为微电网运行质量提供保障。目前，在微电网电能质量治理中应用率相对较高的电能质量治理设备主要有统一电能质量调节器以及动态电压补偿器等。我国有学者针对该种控制策略进行研究，并在研究报告中明确指出采取电能质量治理设备控制策略时，可选择对联合运行模式进行利用，实现加强微电网电能质量控制效果。

针对联合运行模式而言，其主要指对配电静止同步补偿器与微电网协同控制无功电压进行联合使用[7]。此外，在实际工作中，可通过对有源电能质量调节器进行利用，以此达到降低微电网接入影响的目的。由此可见，电能质量治理设备控制策略与传统电网控制策略具有密切联系。