风光储微电网并网联络线功率控制策略

成龙

（酒泉钢铁集团宏晟电热公司电力调度中心，甘肃嘉峪关 735100）

前言

风光储微电网并网联络线功率控制策略，已经成为电网企业的重要研究内容，这样的研究特点使得相关工作人员在风光储微电网并网联络线功率控制的过程中，需要对新型的风光储微电网方式和功率控制模式进行探究和创新，增强风光储微电网并网联络线功率控制的整体水平。此次研究的内容和提出的策略对丰富风光储微电网并网联络线功率控制的改革内容和改革方式具有一定意义。

1 系统总体结构

风光储微电网并网联络线系统主要涵盖了双馈风力发电并网联络线系统和光伏发电并网联络线系统，以及通过蓄电池构建形成的功率控制储能系统。双馈风力发电机使用直接连接的方式与交流侧向负荷以及风光储电网实际输送功率进行连接。风光储的管控系统主要涵盖了上层的运行管理系统和底层位置的电源以及蓄电池系统[1]。运行管理系统被视为上层区域的管控方式，主要进行分布式电源以及储能调控和管控。经过风光储微电网进行数据整合和计量，可以选用比较合适的电网运转方式，并开展与之对应的切换方式以及管控信号的输出模式。

1.1 光伏控制模式

风光储微电网的光伏阵列在管控系统通常具备两类模式，主要涵盖了功率最大化跟踪管控和恒定功率管控。光伏阵列的功率最大化控制器，即可以在具有一定光照强度的状态下，光伏阵列的电池在电压Umpp的状态下输出的最大化功率Pmpp，因此在使用逆变器进行光伏直流型母线电压开展管控时，可以使其与最大化功率点的电压Umpp维持在相等状态下，能够有效地管控光伏阵列在最大化功率的实际情况[2]。

恒定功率管控使用电压与电流双闭环的管控方式，即可以基本实现光伏输出有功型功率和无功型功率的解耦管控。有功型以及无功型功率在参考值上限通常需要借助上层管控进行供给，有功型功率的变动并不会直接造成无功型功率的变化。

1.2 风电管控模式

双馈型风力发电机管控使用变桨距实时变速、恒定频率进行风力发电的管控系统，该管控系统通常涵盖了最大化的风能追踪管控和变桨距管控。最大化风能追踪管控器在风速不变的情况下，风力机在实现控制器的最大化功率输出时，与之对应的发电机即可以直接输出最大化功率Pwmax，管控器可以使用最大化功率的量值进行参考而对双馈型发电机开展功率闭环型管控，基本上可以实现风力发电机的最大化风能追踪运转。

因为控制器的管控目标实际上是借助调节桨距角β 来管控、调整功率的恒定式输出。相关工作人员经过收集现如今发电机的实际输出功率Pw与已给定功率Pw开展对比，其产生的误差即可以借助PI 直接流入变桨距机构生产所需使用的β′，风机桨的距角也会出现与之对应的变化，将会使控制器的实际输出功率维持在给定值Pw上[3]。

2 风光储微电网运行管理系统

2.1 系统输出有功型功率的期望值计算

在进行系统输出有功型功率的期望值计算时，相关工作人员需要全面地考虑控制器的实际运转状况，主要涵盖了风速情况、光照强度大小、蓄电池的实际状态以及系统输出的有功型功率产生的期望值。此文的管控目标实质上是借助风光储微电网内的电源分布状况开展协调型管控，使风光储混合型微电网实际输出的有功型功率维持在恒定不变的状态。相关工作人员即可以结合风光储微电网的实际运行的变化情况开展风光储微电网实际运行状态的调换，从而保证整个运行管理系统的实际输出功率处于恒定、不变的状态。

2.2 系统运行状态及切换

根据风光储微电网的管控目标以及风光储微电网系统的正常运转模式，工作人员编制出一套与之对应的风光储微电网状态调整策略，如果将其中光伏运行的制约值设置为10 kW，在光伏出力不大于10 kW的区间内，光伏需要进行关闭处理。

风电工程需要运行在准许风速的区间范围内，在实际风速低于最小的切入风速值Vmin时，风机方会真正地中止运转。在运行管理系统中存在4个比较典型的运行状态，蓄电池处于充电状态还是放电状态，主要取决于蓄电池本身的电量以及风电、光伏的实际出力P与Pv和风光储微电网运行管理系统中输出的有功型功率产生的期望值Pgi间的联系，基本原则是在风光储微电网运行管理系统出力比较充足的状态下，蓄电池需要尽量将多余的电量保存在蓄电池内部[4]。

这种运行状态的调整实际上并未充分考虑到光照实际强度的影响，因为夜间光照强度较低以及在实际风速并未达到最低水平的风速切入点时，两种比较极端的状况在同一时间出现，相关工作人员需要比较全面地考虑风光储微电网在当前阶段中所具有的互补效果。

3 风光储微电网系统仿真及结果分析

3.1 系统仿真参数及条件

因为考虑到光照强度实际上具有随机变动的性质，工作人员需要选择一些比较典型的光照强度曲线，在1 s以内的实际光照强度基本为零，在1 s到1.5 s 之间所具有的实际光照强度将逐渐上升，但是依旧并未达到相关条件。在1.5 s 到3 s 的区间范围内，光照的变化更加强烈，在3.2 s 的时候已经基本达到了峰值，在3.2 s到4.5 s的区间内光照强度已经开始渐渐地降低至最小化的出力条件。

3.2 仿真结果分析

如果相关工作人员将仿真时间直接设定在6 s左右，仿真分析的过程需要借助风光储微电网运行管理系统并结合与之对应的实际工程完成程度进行状态调整处理。仿真分析中的管控目标为了保证风光储微电网运行管理系统实际输出的有功型功率达到期望值，电网总输出无功型功率达到零，需要在6 s 内将风光储微电网运行管理系统的各个分布式电源的状态、电网储能状态、运行管理系统输出有功型功率期望值进行管控。

经过研究分析可知，风光储微电网运行管理系统在0 s 到1.5 s 之间，因为实际光照强度比较低，并未达到风光储微电网的出力条件，因此光伏在关闭的状态下。在这个时间内风的速度将会降低，风电出力远低于期望值，这时风电运行装置在最大化功率的跟踪状态下，蓄电池的放电装置使风光储微电网运行管理系统的实际输出功率基本稳定地处于在期望值内。

在1 s 到1.7 s 的区间范围内，光伏已经基本达到了风电出力条件，但是因为风电出力以及光伏出力的总值依旧低于期望值，风电和光伏在实际运行过程中均出现了最大化功率的跟踪状态，蓄电池会在这一状态下参与放电操作，风电、光伏、蓄电池的计算总值即可以稳定地处于期望值区间内。

在1.7 s 到3.4 s 时，风速已经开始逐渐下降，风电在运行的过程中可以保持在最大化功率的状态下，因为此时的光照强度处于不断提升的状态，风电和光伏的实际出力值已经远远超出了期望值，因此工作人员需要在这一阶段对光伏开展恒定功率的输出管控，因为此时风电以及光伏已经可以使运行管理系统的实际输出功率稳定地处于期望值区间内，光伏即可以将多余的功率直接存储到蓄电池之中。

在3.4 s 到4 s 的区间内，风速已经和实际光照强度都处于量值较大的范围，这时的风电和光伏都运行在恒定功率的实际输出状态中，风电和光伏的总值可以使运行管理系统的实际输出功率平稳地处于期望值范围内，光伏可以将多余的功率直接充进蓄电池之中。

在4 s 到4.2 s 的区间范围内，风速基本上处于数值较高的状态，实际光照强度将不断减少，因为风电实际出力比较高，光伏将会以最大化功率的输出方式进行输出，使运行管理系统的实际输出功率远远大于期望值。这时的光伏在运行过程中处于恒定功率的输出情况下，风电和光伏的总值即可以使运行管理系统实际输出功率处于期望值的范围内，光伏可以直接将多余的电功率转移至蓄电池之中。

在4.2 s到4.5 s的区间内，因为此时的实际光照强度已经降低到比较低的水平，因为风电和光伏的实际出力远低于期望值，风电和光伏在运行状态下已经处于在最大化功率的跟踪状态中，蓄电池能够参与放电，三者合力可以使运行管理系统的实际输出功率平稳地处于期望值范围内。

在4.5 s到4.8 s的区间范围内，因为实际光照强度相对比较低，光伏并未达到可出力的条件，光伏将会自动关闭并直接退出运行模式，风电运行处于最大化功率跟踪的状态，但因为这时的风电实际出力低于期望值，因此蓄电池将会参与正常运行的放电中，风电将与蓄电池一起计算，可以使运行管理系统的实际输出功率处于期望值之内。

在4.8 s 到6 s 的区间内，光伏已经处于关闭的状态，因为这时的风速相对比较高，风电出力将远远高于期望值，因此风电运行处于功率进行输出的状态下，风电即可直接使运行管理系统的实际输出功率稳居在期望值范围内。

在整个风光储微电网的仿真操作期间，在低于已给定功率值的状态下，风电系统在运转时基本处于最大化功率跟踪的状态，会在最大限度内进行发电操作。在总值可以达到已给定的功率值时，相关工作人员可以使用恒定的功率进行管控，风电的实际输出功率将会保持在已给定的数值内。在仿真处理的全过程中，无功型功率的实际输出值基本上均为零，进一步实现了有功型功率和无功型功率的解耦管控。

4 实际应用与效果

应用案例：某企业位于河西走廊，号称风电走廊，该地域东起乌鞘岭,西至古玉门关，北部是龙首山，南部为祁连山，中间地带狭长，形成峡谷效应，风速大，且有充足的太阳能资源。依托某光伏企业对风光储微电网并网联络线功率控制策略进行可行性研究及实际应用控制，改进风光储微电网并网联络线功率控制策略，有效地降低了弃风弃光率，进一步增加了该企业年发电率。

5 结束语

通过文章的分析和研究得知，风光储微电网并网联络线功率控制策略是推动电网企业全面发展的有效手段要。研究主要围绕电网并网联络线功率控制，注重风光储微电网并网联络线的功率控制才能更好地提升电网企业的综合水平，这对风光储微电网并网联络线功率的控制策略研究具有重要的意义。在我国电网事业不断发展下，将会出现多样化的微电网并网方法和更为有效的功率控制模式，作为电网企业的工作人员，应重视自身功率控制能力的提升，进而为电网企业提供优质的功率控制服务。