面向山区的蜂巢状有源配电网多工况控制策略

傅 颖，杨成钢，胡洪涛，陈扬哲，江道灼，方逸宣，吴昊天

（1.国网浙江省电力有限公司丽水供电公司，浙江 丽水 323000；2.国网浙江松阳县供电有限公司，浙江 丽水 323400；3.浙江大学 电气工程学院，杭州 310058）

0 引言

我国山区（包括山地、盆地和高原）总面积达663.6 万km2，占据全国三分之二的领土面积。随着我国“乡村振兴”战略的全面推进，山区用电负荷总量快速增长，用电需求种类趋于多样化，负荷特性日渐复杂，集聚效应逐渐凸显；另一方面，山区内小水电、风电、光伏等可再生能源储量较大，能源种类多样，具有较大的开发潜力。但是，目前山区配电网配电线路供电半径长，联络率低，转供能力受限，长期受灾害性天气及“树线矛盾”的困扰，故障率明显高于城区配电网，而运维力量薄弱、自动化程度低、交通不便等原因导致故障修复时间长、停电范围大，严重影响了山区供电的可靠性；山区配电网中电源与负载分布不均衡，而常用的小水电、光伏等可再生能源存在单机容量小、调节能力弱的缺点，配电网整体调节能力较差，不利于可再生能源的大规模接入[1-4]。

微电网的提出为提高山区供电可靠性、开发利用山区配电网可再生能源提供了新思路。微电网内供电半径短，故障概率相对较低，提高了山区配电网供电可靠性；微电网内储能与本地负载可以对可再生能源进行就地消纳，增强了配电网整体的调节能力，便于可再生能源进一步接入电网。但是单个微电网系统惯量弱，故障特性不明显，同时存在抗干扰能力差、故障难以快速响应等问题，限制了微电网在山区配电网的进一步应用[5-7]。

随着电力电子设备与控制技术的快速发展，跨网络的多端口能量控制、配电网的双向潮流问题已得到部分解决，多微电网能够以微电网群方式连接，通过群内微电网之间的能量调度增强彼此间的供电可靠性。在这一方面，以能量路由器为代表的智能软开关正成为研究热点[8-11]，但仍有待深入研究。

山区存在丰富的太阳能、水能与风能，这些能源具有强间歇性与强随机性，负载自身有一定波动性，对配电网调节能力要求较高，需要研究统一协调调度微电网群内“源-荷-储”的控制策略，保证在遭遇发电功率或负载功率突变时，配电网仍能稳定运行。现有的微电网运行策略大多直接采取下垂控制等分布式控制策略以降低通信需求，但是一般来说下垂控制并不具备微电网内“源-荷-储”的调度能力。使用集中式控制能进行效果较好的“源-荷-储”协同控制，但对于通信带宽的需求大大增加，而且集中式控制受单点故障影响较大，控制可靠性相对较差[9-12]。

文献[12]提出了直接采用下垂控制来实现不同微电网之间功率交换的方法，但这种协调控制需要微电网之间保持通信，损耗较大。文献[13]提出了一种特定能量路由器的拓扑形式，各个端口能够实现一定量的功率交换，但交换量受限，不适用于山区用电量逐步增大的情况。文献[14]提出了多微电网群柔性聚合与分层控制的方法，但是在微电网之间缺乏储能系统，微电网群的功率不平衡均需要上级电网调节，降低了微电网群的自治运行能力。文献[15]介绍了一种基于能量交换基站的微电网群拓扑，但对不同工况下的运行情况缺乏讨论，且这种拓扑基于远海岛屿的特定情况，缺乏普适性。文献[16]提出了一种全新的配电网结构——HADN（蜂巢状有源配电网），这种结构为解决微电网群互联与协调控制问题提供了有效途径，但仅进行了探索性研究，缺乏具体策略。

本文针对前述山区配电网现状，结合HADN概念，提出一种适用于山区的有源配电网拓扑结构。针对该结构设计分层控制架构，制订多工况控制策略，实现HADN 的稳定运行以及微电网间、微电网与基站间功率传输等功能。最后，在MATLAB/Simulink 中对所设计控制策略的有效性进行仿真验证。

1 适用于山区的HADN 拓扑

1.1 HADN 简介

在HADN 模型下，相邻微电网通过智能能量/信息交换基站（以下简称“基站”）连接[16]。各相邻的微电网构成微型供/用电系统，通过基站实现功率交换，达成新能源就地消纳与配电网整体供需基本自平衡。在这种环状连接方式下，微电网群间不存在电磁环网，配电方式更为灵活。基站在微电网内新能源波动等情况下，可以及时通过储能进行响应，增强了配电网整体对可再生能源的消纳能力。在微电网内部故障时，基站可以限制故障规模，避免单个微电网故障影响整体配电网，提高了配电网的可靠性。

HADN 拓扑结构如图1 所示，其中：六边形部分均为包含“源网荷储”的微电网，经过合理设计的微电网能够为用户供电，也能够接受用户发电，每个六边形的面积代表每个微电网的供电区域；三角形部分代表基站，基站直流母线是微电网间功率交换的通道；相邻微电网通过各自的PCC（公共连接点）与基站实现互联，从而组成HADN整体。正常工作环境下，各微电网内部电源、负荷、储能已经进行合理设计，自有小微电源与负荷之间基本保持供需平衡，微电网均运行在类孤岛模式下，一般无需与基站发生功率交换；当某一微电网出现功率异常或发生故障时，与其关联的基站能够根据微电网运行状态进行决策与调度，协调微电网间的功率分配。

图1 HADN 拓扑结构

HADN 中的各个微电网通过基站相连。基站由直流母线、储能模块、变换器等模块组成，具备本地决策功能，能够根据相连微电网运行状态与自身储能状态，对微电网的功率请求进行响应；同时基站可以接收上层控制器调度指令，辅助实现如经济运行、功率紧急调度、故障响应等功能。其结构如图2 所示。

图2 基站结构

基站在蜂巢状配电网拓扑中起到了重要作用。一方面，基站隔离了各个微电网，避免故障在微电网群的传导；另一方面，基站通过和周边微电网进行功率交换，平衡微电网功率，保证微电网稳定运行，并提高微电网的清洁能源消纳能力。微电网与基站的连接形式并不是固定的，对于可靠性要求较高的微电网，可以连接多个基站以保证基站对微电网的功率支援能力。位于配电网边缘或可靠性要求较低的微电网，可以降低连接的基站数量。

1.2 山区HADN 架构

基于HADN 构成的山区配电网拓扑如图3所示。地理位置相近，且微电网内部功率供需基本平衡的3 个山区微电网通过基站连接组成HADN。正常工况下，各微电网独立运行，无需与基站进行功率交换。当微电网出现功率不平衡时，基站根据微电网优先程度、基站自身储能容量等因素，确定对微电网功率的响应额度。

图3 山区微电网群拓扑结构

2 功能设计与工况分析

HADN 允许交流微电网与直流微电网接入。在正常工况下，每个微电网独立自治运行，调度层不干涉微电网的运行与控制；对发生功率不平衡的微电网，基站与其他关联的微电网根据本地决策指令，对该微电网予以一定的功率支撑；基站能够识别接入的微电网的故障并进行相关处理，对可能危及配电网整体运行的故障及时切断功率联络并进行快速隔离，在微电网故障结束后重新建立功率联络；当基站自身发生故障时，通过闭锁换流器的方式将故障基站和周边微电网隔离开，对周边微电网的影响较小。

在实际运行过程中，可以将HADN 分为以下几种工作模式：功率自平衡、功率不平衡、系统稳定性保护。

2.1 功率自平衡

正常工况下，各微电网内部自有小微电源（包括储能电源）与负荷之间基本保持供需平衡。此时微电网独立运行，不需要与其他微电网间发生功率交换，也无需向基站发送请求。部分HADN中的微电网包含内部储能，当该微电网出现功率不平衡时，首先应由微电网内储能动作，当内部储能不能满足需求时，再向外部基站请求功率。

2.2 功率不平衡

当某微电网出现可再生能源出力波动、负载功率波动等微电网自身无法消纳的功率不平衡时，该微电网向与其互联的各个基站发送功率请求。与其互联的基站能够根据请求功率大小与本地决策算法判断实际功率交换值，并通过下层控制实现微电网与基站之间较为精确的功率交换。

实际功率传输大小受到多方面约束。除变换器容量等器件因素外，为延长基站使用寿命，避免基站储能过度充电或过度放电，规定了储能SOC（荷电状态）的上限与下限，达到上限时储能只能向外输出功率或不工作，达到下限时储能只能吸收功率或不工作，此时与之相连的微电网内的功率不平衡可能无法得到完全响应。

2.3 系统稳定性保护

在上述工作模式中，基站的直流母线电压需要维持在额定值。基站内部配置有一定的储能，负责维持基站的直流母线电压。但遇到部分极端恶劣天气，多个微电网乃至部分基站被迫退出运行时，直流母线电压可能越限，此时需要系统进入停机模式。

3 HADN 分层控制策略

分层控制的第一层为调度层，或者称为决策层，具有最高的优先级；该层负责收集相邻各微电网与基站的运行状态，通过系统通信与站间通信进行处理和决策，发出调度指令后下属基站根据自身工作情况响应调度。第二层级为基站层，基站监控相邻各微电网功率平衡状态，结合基站储能剩余容量，进行相应功率决策；基站储能变换器基于当前具体工况，维持系统内的功率平衡与基站直流母线电压稳定。第三个层级为变换器层，通过相应控制策略实现各微电网在正常工况下的稳定运行。具体分层控制策略如图4 所示。

图4 分层控制策略

调度层策略关联到实时电价、电力市场与信息共享等因素，涉及较大规模的系统。本文主要关注HADN 的多工况控制，研究系统规模相对较小，主要介绍基站层与变换器层的控制策略。

3.1 基站层控制策略

根据微电网群运行需求，基站层需要监控各微电网的功率情况，进行功率不平衡量估算；然后根据基站储能运行情况，确定基站功率交换的约束条件；最后，根据本地决策算法得出基站对各微电网的应交换功率量。

3.1.1 微电网功率不平衡估算

在HADN 规划中，微电网内部具有足额的无功补偿，因此基站在进行功率不平衡估算时仅需考虑有功功率。由于微电网内发电设备、负载的数量较多，且直接测量功率会涉及数据同步性问题，本文不直接测量微电网内部发电设备的出力与负载功率，而采用一种获取微电网运行状态的间接测量方法。

对于下垂控制的交流微电网，其正常运行状态应工作在额定频率下。对于下垂控制，有：

式中：P 为微电网内各电源输出的功率之和；P0为其额定值；f 为微电网PCC 电压频率；f0为其额定值；kp为微电网内所有电源的等效下垂系数。

微电网内部的分布式电源随时可能接入或退出运行，kp不能视为一个恒定值，否则可能出现频率漂移，这种情况下的功率不平衡估算依靠将下垂控制与频率偏差控制相结合的新型控制方法。功率不平衡估算控制策略如图5 所示，其中fref为次级PI 控制器的参考频率，Punb为电网估算的不平衡功率。在下垂控制中，一方面使用传统下垂控制中的比例项Kpp，另一方面为确保系统稳定性，引入输出功率变化的微分项Kdp，加快对功率变化的响应速度。经过下垂控制器，可以得到变换器输出的频率参考值。基站获取微电网输出频率与参考频率的差值，通过PI（比例-积分）控制器，得到微电网内部功率不平衡量。

图5 功率不平衡估算控制策略

对于采用下垂控制的直流微电网，其下垂控制策略可以写为：

式中：U 为直流微电网的直流电压；U0为其额定值。

类似于交流微电网的控制策略，基站也可得出直流微电网的功率不平衡量。

对于采取主从控制的交流微电网或定母线电压控制的直流微电网，电网内部电压、频率等与额定值偏差都较小，无法通过上述策略测量功率不平衡量，此时可以间接测量微电网内部储能输出功率。因微电网内可能存在数量较多的储能模块，这些储能也会随时接入或退出微电网运行，统一测量所有储能功率并不现实，可选取容量大、运行稳定的储能模块进行功率测量。通过式（3）估算所有储能的输出功率：

式中：Pe与Qe为被选定储能模块的功率测量值与容量值；Psum与Qsum为微电网总功率缺额与微电网储能总容量值。

为避免长期低功率交换导致基站损耗增大，控制中设置功率传输最小值，若估计的功率不平衡量小于该最小值，则基站与微电网不进行功率交换。该最小值一般由微电网群内各微电网自身规模大小确定。

3.1.2 微电网功率不平衡量分配

在HADN 结构中，单个微电网周边存在多个基站，微电网的功率不平衡量需要根据周边基站的能量存量分配。在微电网向各个基站申请功率的时候，应考虑到相邻各个基站的剩余容量，储能剩余容量较多的基站，其功率响应值应在总功率响应中占较大比例。因此，微电网的不平衡功率消纳可按照基站储能SOC（其值记为S）的倒数进行加权分配。以微电网功率出现缺额为例，单个微电网周围共6 个基站，记基站a 中蓄电池SOC 的值为Sa，微电网总功率缺额为Psg，则基站a 实际接收到的功率请求Psg，a为：

采用上述不平衡功率分配方式，蓄电池剩余容量较多的基站承担较大比例的功率响应需求，在经过足够长的时间后，各个基站的蓄电池剩余容量可以达到平衡。在微电网有功率剩余需要外送到基站的场景下，应考虑各个基站蓄电池可接纳的容量，即应考虑（1－S）的值，类似地按照上述原则进行不平衡功率分配。

前述控制建立在各个基站备用容量要求相同的情况下，实际情况中由于周边配电网重要性要求不同，部分基站会要求有更高的备用容量。对于这种情况，可在预留基站储能部分容量的基础上，按照同样的方式进行分配。如要求基站6 需要额外的备用容量，该部分容量折算到SOC 的数值记为ΔS，则此时基站6 应承担的不平衡功率为：

3.1.3 功率交换约束条件确定

针对各基站实际分配到的功率不平衡量，基站需要结合变换器容量、基站储能SOC 等因素，确认对每个微电网的实际功率交换量。

基站与微电网功率交换量首先受到基站与微电网变换器容量的限制，当功率交换量超出基站变换器或微电网变换器容量时，应当对其作出限制。其次，为延长基站储能蓄电池的使用寿命，应避免蓄电池在过度充电或过度放电状态下运行。因此，需要规定储能蓄电池SOC 的上限Smax和下限Smin。当储能SOC 达到下限时，基站储能不向外送出功率；相应地，当储能SOC 达到上限时，基站储能不从周边微电网吸收功率。即：

式中：Pi为基站和相邻微电网i 的实际交换功率，以基站向微电网送出功率为正。

基站交换功率值上下限与基站储能SOC 的关系如图6 所示，其中Pmax为储能变流器的功率上限，和为预设的两个运行状态点，起预警作用。当S＜时，意味着储能蓄电池容量剩余不多，难以支撑长时间的大功率放电，因此需要减小储能变换器发出功率上限；当S＞时，需要减小储能变换器吸收功率上限。图6 中实线包围的区域就是基站在不同储能SOC 条件下的运行区间。

图6 储能模块运行区间

当与基站相连的微电网对基站要求的总功率超过限制时，基站无法全额满足各个微电网的功率需求。为尽可能向各个微电网提供功率，保证稳定运行，可根据不同微电网需求功率按比例分配。功率受限条件下，基站向相邻微电网i 提供的功率为：

在功率受限条件下，基站可以根据各微电网的重要程度设定功率交换权重系数，进行加权平均，保证重要级别高的微电网在功率受限情况下优先获得基站的功率支撑。各微电网的权重系数可根据内部重要负荷数量、优先度进行确定，微电网权重系数可以表达为：

式中：Ki为微电网i 的权重系数；n 为微电网内重要负载的数量；kij为微电网i 内第j 个重要负载的优先度；Pij′为微电网i 内第j 个重要负载的额定功率。

3.1.4 多基站多微电网协调策略

针对多基站多微电网协调控制情景，以两个微电网I，II 与两个基站A，B 的情景为例，说明该种情况下的协调控制方法。

记两个微电网功率请求为PI和PII，功率请求之和为Psum，各基站应发功率由3.1.2 节方法得到，记为PEES，A和PEES，B，Pmn（m=I，II；n=A，B）为基站和微电网交换的功率，各功率间关系为：

蜂巢状配电网要求基站和配电网之间交换的功率尽量少，且要保证各基站有一定的功率容量和能量容量，确保能量交换在各个基站间的均衡性，以最大限度提升配电网结构的可靠性。用交换功率的平方表征交换功率的量级，可得到优化目标函数为：

求解以式（9）为约束、式（10）为优化目标的优化问题，就可以得到各个基站对各个微电网的功率交换量。对于更大规模的系统，只需要增加约束条件，对应调整优化目标函数求解优化问题，就可以得到各基站与各微电网之间的交换功率量，实现基站与微电网之间较为合理的功率交换。

3.2 变换器层控制策略

HADN 内存在多个微电网，微电网内部的控制方式可以采用主从控制、下垂控制等多种方式，对基站控制不产生影响。微电网通过变换器连接至基站直流母线，连接基站与交流微电网的三相变换器采用图7 所示的定功率控制，其中Punbref为基站经前述功率不平衡估算与本地决策后得到的功率交换指令值，为d 轴电流参考值，isd和isq分别为d 轴和q 轴的电流值，Usd和Usq分别为电网侧d 轴和q 轴的电压。本文设计的HADN 结构中，各微电网内部无功功率足够，基站不涉及无功补偿，无功电流参考值为0。连接基站与直流微电网的全桥DC/DC 变换器采用移相控制方式[17]，根据交换功率量计算移相比实现定功率控制。采用上述控制方式，基站可以实现与交流微电网、直流微电网之间的指定功率额的交换。

图7 基站变流器定功率控制策略

为保持基站直流母线电压稳定，储能变换器采用电压外环、电流内环的双闭环控制。为加快变换器响应速度，加入负载电流前馈[18]。储能变换器控制策略如图8 所示，其中Udcref为基站直流母线参考电压，Udc为基站实际直流电压，iLoad为基站等效负载电流，iLref为电感电流参考值，iL为电感电流测量值，D 为变换器占空比。

图8 储能变换器控制策略

4 系统仿真

为验证本文所提出控制策略的有效性，结合丽水山区实际情况在Simulink 中进行仿真验证，仿真配置如图9 所示，具体参数如表1 所示，其中：微电网1 是主从控制的交流微电网，微电网2 是下垂控制的交流微电网，二者均为工频交流微电网；微电网3 是定直流母线电压控制的直流微电网。当地典型山区小微电网拓扑中，包括光伏电站、风力发电站等电源，由于配电网改造工程将在山区配电网区域中加装无功补偿装置，其容量可满足HADN 对无功补偿的要求，因此仿真过程中不涉及无功功率相关内容。当地的山区配电网主要面临供电半径长、联络率低、转供能力受限等问题，提高新能源的就地消纳能力是新型山区配电网的重要目标。因此，仿真模型中未设连接上级电网的接口，以验证HADN 及其控制策略下就地消纳新能源的能力。

图9 仿真系统配置

表1 微电网运行参数

在仿真情境中，基站直流母线额定电压设为1 kV，基站储能配置容量为1 500 Ah，基站变流器功率交换限值为3 MW。

4.1 功率不平衡估算策略与分配策略验证

在研究基站与多微电网之间的互动策略前，需要对包括单微电网功率不平衡量估算、功率不平衡量分配等仅涉及单个微电网与周边基站互动的控制策略进行仿真验证，采用的拓扑如图10所示。

图10 单微电网与多基站互动仿真配置

本文中微电网功率不平衡量的分配策略对于周边基站数量没有特定要求。由于微电网和基站中均包含大量变流器，系统过于复杂时会对仿真分析造成困难。为降低该部分仿真模型复杂度，仅考虑单个微电网，并且周边仅有3 个基站的情形。所选取的微电网为微电网2，各基站的储能装置初始SOC 分别为30%，50%，70%。

微电网功率不平衡总额度及向各个基站的功率请求分配情况如图11 所示，此时微电网处于功率不足的状态，因此向周边基站申请功率输出支援。微电网不平衡的申请量根据基站目前的储能剩余容量进行分配，储能剩余容量较多的基站3 获得了较多的功率请求，储能剩余容量较少的基站1 获得较少的功率请求。

图11 微电网总功率缺额与各基站接收的功率请求

图12 显示了基站接收到的功率指令与各基站实际功率交换值之间的关系。各个基站在接收到功率指令后，可以较为精确地跟踪收到的功率指令值，对微电网提供功率支撑。

图12 各基站接收到的功率指令与实际功率交换量

微电网2 的运行频率如图13 所示，各个基站对微电网的功率响应符合微电网的功率需求情况，因此采用下垂控制的微电网2 运行频率维持在额定值，说明微电网申请的功率支援可以满足微电网内部的功率需求，验证了微电网功率不平衡量估算策略的有效性。

图13 微电网2 的运行频率

4.2 功率不平衡工况仿真

为了验证本系统控制策略的有效性，设计了两种功率不平衡切换工况。交流微电网1 采用主从控制，交流微电网2 采用下垂控制，直流微电网采用定输出电压控制，具体控制策略如第3 节所述。山区天气多变，为模拟天气变化对可再生能源的影响，光伏和风电的出力均有一定波动。各微电网的光伏输出功率随机变动如图10 所示，光伏阵列均采用基于电压扰动的最大功率跟踪控制。第一种仿真工况，假定基站储能SOC 在稳定运行区间，初始值为50%。光伏随机输出功率如图14 所示。

图14 光伏随机输出功率

设定主从控制下的交流微电网分别在0 s 与2 s 时接入0.5 MW 有功负载与0.1 MW 无功负载。下垂控制交流微电网分别在0 s 与1 s 时接入0.5 MW 有功负载与0.1 MW 无功负载。直流微电网于0 s 时接入0.5 MW 直流有功负载，2 s 时接入0.1 MW 直流负载，3 s 时接入0.5 MW 直流负载。仿真结果如图15 所示。

图15 功率不平衡仿真结果

根据仿真结果可知，下垂控制交流微电网一直处于功率不足状态，由基站向其提供功率支撑。主从控制交流微电网一直处于功率充裕状态，向基站输出功率。直流微电网由于负载与电源输出功率的变化，先向基站输出功率后由基站向其提供功率，充分证明了控制策略的有效性。

4.3 功率传输约束下功率不平衡工况仿真

此时基站储能SOC 初始值偏低（为15%），其余仿真条件不变，验证在储能容量不足时协调控制策略的有效性。重点观察一直处于功率缺额工况下的下垂控制交流微电网功率交换情况，仿真结果如图16 所示。

图16 下垂控制微电网功率交换值

可以观察到，在0—6 s 时，与同一基站相连的另外2 个微电网处于功率过剩状态，尽管此时基站向下垂控制微电网输送功率，但周边微电网总体上仍在对基站输入能量，因此基站不对向外传输功率进行限制。当6 s 后，由于直流微电网向基站输送功率降低，基站总体上对外输出功率，此时约束条件起作用，下垂控制微电网功率请求与功率实际交换出现偏差，证明基于SOC的功率约束有效。

4.4 系统稳定性约束

基站直流母线的电压稳定性很大程度决定了配电网系统运行的稳定性。本文对直流母线电压的控制由基站储能的变换器实现，具体控制策略在3.2 节中详细阐述。当基站储能过量，运行在保护模式下，与之相连的3 个微电网均处于功率充裕状态。此时系统内功率无法平衡，直流母线电压越界，系统不能稳定运行。为了避免这种情况，需要进行稳定性约束研究。基站储能模块小信号稳定性推导过程传递函数过于复杂，进行定性研究难度较大，可考虑进行定量研究。经过代数变换，在传递函数特征方程系数中，只有电感电流稳态值未知，其余均为已知量，而该值与负载电流稳态值直接相关。以仿真数据的基站为例，可以计算出此时基站能支撑的最大负载电流约为13.1 kA。

以单基站连接负载为例，在仿真开始时接入12.9 kA 的电流负载，在3 s，4 s，5 s 时分别接入50 A 的电流负载。可以观察到5 s 后直流母线电压开始振荡，直至6 s 时直流母线电压运行失稳，该基站储能系统所能支撑负载电流约为13.05 kA，和理论计算值误差约为0.3%，较为精确。仿真验证结果如图17 所示。

图17 基站直流母线电压

根据仿真结果，可以制订如下保护策略：当基站检测到直流母线电流或电压即将越限时启动保护控制，基站进入停机模式，闭锁所有变换器，保证基站自身以及周边微电网的安全稳定。

4.5 多微电网多基站控制验证

本部分采用两微电网两基站的系统拓扑对本文所提出的多微电网多基站控制方法进行验证。选用的两微电网为微电网1 和微电网2，两微电网通过变流器和基站1、基站2 相连。基站1 初始储能SOC 为50%，基站2 初始储能SOC 为70%，系统采用3.1.4 节所述控制策略。

图18 是两微电网功率缺额总值和两基站的功率分配情况，在本文预设的功率不平衡量分配情况下，储能SOC 较高的基站2 承担了两微电网的大部分功率缺额。

图18 微电网功率不平衡量总值与分配情况

图19 是两微电网运行的频率，可以看到，尽管两微电网运行过程中存在功率波动，在预设的多微电网多基站控制策略下，微电网均可保持稳定运行。

图19 微电网运行频率

综合上述仿真波形，可以证明本文所设计的多微电网多基站策略可以实现多微电网多基站情况下对微电网稳定运行的支撑作用。

5 结语

本文基于新型配电网的拓扑结构——HADN，提出了一种适用于山区的微电网群结构，并设计了对应的分层控制方法，制订了基站的运行策略，并通过仿真模型验证了所提控制策略的有效性。采用本文提出的控制方案，能够实现HADN内部稳定运行。由于微电网正常工况下自治运行，分布式配置的基站具备本地决策能力，在配电网上层控制器故障或通信受阻时，下属各微电网仍然能够维持稳定运行，提高了配电网运行可靠性和电能质量。通过微电网与基站之间的功率交换策略，可以在各个微电网之间进行功率的灵活调度，以应对可再生能源出力波动或负载波动，增强了配电网整体稳定性与灵活性，提高了对配电网内部可再生能源的消纳能力。