新能源电网中微电源并网控制对策

徐一鸣

摘要：随着微电源的不断接入，为微电网的安全可靠运行提出了新的要求。微电源接入电网系统主要通过电力电子接口，不仅输出特性与传统发电机不同，而且与电网的连接形式也发生了变化，为了确保微电源与微电网之间的传输功率可控、可调，对控制策略的研究十分有必要，只有对微电源接入电网进行科学合理的调控，才能大规模的接入微电源，这对节能减排、实现国家能源的可持续发展有非常大的帮助，有关研究单位应该注重这方面的研究，真正的实现微电源的大规模接入，为人类的发展奠定坚实的基础。

关键词：新能源电网；微电源；并网控制；对策

人们的日常生活或者工业的生产都离不开能源，能源在社会的发展中具有至关重要的作用。近年来，随着经济的快速发展，对能源的需求量正在不断增加，尤其是化石燃料。然而，大量使用化石燃料不仅给当地的环境带来了威胁，而且导致传统能源趋向枯竭。为了解决这些负面问题，各国政府都积极对能源进行了调整，重视微电源的开发和利用，常见的微电源包括风力发电、光伏发电、微电池发电等，与传统电源相比，微电源具有污染小、安装成本低、运行费用低等，且由于微电源大部分都位于负荷附近，这种近距离的供电模式使得电能在输电线路上的损耗降低。当然，微电源并网有利也有弊端，如，受限于预测方法和技术的限制，导致微电源的出力具有波动性和模糊性，这给电网安全性及供电质量带来了严重的威胁。为了解决这些问题，需要进行必要的控制策略，应用灵活的控制方法来达到解决微电源并网安全性差的问题，与主网相比，该子系统可以进行实时控制。采用科学合理的控制策略不仅提高了电力系统供电的安全性和可靠性，而且为微电源并网提供了一种新型的模式，目前，该领域的研究已经成为世界公认的热门课题之一，我国应该紧跟世界步伐，对微电源并网策略的研究需要给与高度重视。

1微电网分析

微电网是一种新型电网结构，我国对微电网的研究较晚，出于国情，国内微电网研究更加偏重清洁能源利用，即：通过构建微电网弥补分布式发电的缺陷，推动新能源发电效益的全面提升。分布式发电主要是利用清洁能源发电，如水力发电、风力发现、光伏发电等等，发挥着辅助大电网供电的重要作用。但是，由实践发现分布式发电技术的应用也存在一些缺陷，如分布式电源并网后直接影响到电网潮流分布、运行电压及网损，导致大电网整个系统的运行稳定性降低。基于此，微电网概念的提出成为了优化分布式发电并网模式的重要突破口。微电网是一种小型发配电系统，主要组成部分包括微电源、负荷、储能单元、控制装置。由此可知，通过微电网的应用，分布式电源由原本的直接接入大电网，转变成了“分布式电源—微电网—大电网”形式，充分削弱了分布式电源给大电网造成的负面影响，相应地，微电网中的分布式电源控制也成为了一大研究重点。微电网具有两种运行模式（可相互转换，图1），即孤岛运行模式和并网运行模式。确保微电网在孤岛运行、并网运行过程中电压稳定（幅值、频率）以及功率平均分配（有功、无功），确保微电网运行模式转换时频率、电压可控，是微电网控制研究的关键。

2新能源电网中微电源并网控制对策

2.1控制策略综述

对于微电源的控制，首先需要满足电能质量的要求，由于微电源通过逆变器与电网相连，当微电源发生波动后可能会影响电网的正常运行状态，同理微电网的波动也会对电源及逆变器产生影响，因此，按照国家的相关标准进行必要的控制非常有必要，有关规定对各种技术指标，如电压、频率、谐波成分进行了详细的要求：①电压的要求。根据GB/T20046-2006规定，对不同电压情况下，对应的响应时间做了规定，当电压小于0.5额定电压时，最大分闸时间为0.1s，当电压处在0.85和0.5倍的额定电压时，最大分闸时间为2s。②频率的控制。根据Q/GDW480-2010的规定，微电源需要与相连的电网频率一致，允许偏离正常频率0.5Hz，一旦发生频率越线的情况，需要在0.2s内进行切除操作。③谐波和波形畸变控制。根据GB/T19939-2015的规定输出波形总的谐波失真度不得高于5%，其中对具体的谐波类型失真度做了详细规定，如3~9次的奇次谐波，畸变量不得高于4%，2~8次的偶次谐波，波形畸变量不得高于1%。

2.2主从控制策略

以微电源为主控单元，采取的控制策略为V/f，通过研究微电网孤岛运行策略，将微电源等效为一恒定输出的主控单元，利用V/f控制的主控单元，无论负荷需求或者微电源功率发生怎样的变化，均需要保证微电源输出端口的电压及频率保持恒定，从而保证电网的电压和频率。实际应用中，鉴于主控单元需要满足电力系统的供需资源平衡，因此，常采用大容量储能装置或者投入的微电源中包含储能系统作为主控单元。此外，值得一提的是无论是何种微电源，其容量不可能无限大，为此，在应用V/f方法的时候，需要预先对微电网运行时间及相应负荷的变动进行宏观把握。当系统中存在多个微电源时候，可以建立自上而下，多层控制方法，底层的微电源应与上层管理之间保持密切联系，允许短时间通信失败，仍要保证微电网正常稳定运行。

2.3对等控制策略

所谓的微电源并网对等控制策略是微网中所有的电源的地位为均等的，并不存在主从关系，对每个分布式电源按照有关规定进行频率或电压控制，以此实现互联控制。需要满足即插即拔的功能，在能源平衡的基础上，微网中的任何电源接入或断开时，不需要更改其他单元设置，由于采用对等控制，微电网与微电源之间没有通信联系，从而提高了微电网运行可靠性，且降低了成本，这种控制策略受到人们的广泛关注。采用对等控制策略有两种：①f/p和v/q下垂控制策略，具体的控制方法为通过测量系统的电压膜值及频率为微电源的有功和无功提供依据，采用该方法进行控制需要对内环控制器和频率控制器严格要求，从而降低对系统的冲击。②P/f和Q/V控制，即利用微电源输出功率获得电压输出的频率和幅值，该方法可以直接应用在微电源控制器中，在应用中为了符合实际情况，可以进行必要的改进，如可设置多环控制器，内环中采用这种控制，外环中可以采用不同的控制策略，如电压、电流控制，采用这种模式可以加快系统的响应，通过功率共享策略，达到微电源并网控制的目的，为电力用户提供良好的电能质量，且避免大范围的波动导致电网发生解列事故。

3结论

进入21世纪以来，我国电力能源需求日益增加，同时出于环保要求，发电结构逐渐由传统的煤电转向非化石能源发电。在此背景下，微电网的研究顺应了国家政策要求，其推广应用能将更多的分布式电源接入大电网，进一步推动我国电力事业的健康、可持续发展。

参考文献

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