揭秘：微电网关键技术研究

  依据分布式电源或储能设备在微电网中所起的作用不同，需要采取不同的控制策略，大致上可以分为：恒功率控制(PQ控制)、恒压/恒频控制(V/f控制)和下垂控制(Droop控制)。下垂控制又具有两种基本形式：①f-P 和V-Q 下垂操控方法[33];②P-f 和Q-V 下垂操控方法[34]。前者根据功率的变化决定频率和电压值，后者根据频率和电压的变化决定功率值。

  当光伏、风机等分布式发电系统采用上限功率追踪控制时，属于恒功率控制。微电网并网运行时，由电网提供电压和频率参考，各分布式电源一般都会采用恒功率控制。部分可控型分布式电源也可采用f-P 和V-Q 下垂操控方法，在电网电压幅值和频率降低时，能够支撑电网电压和频率。若主电网发生非永久性故障导致微电网并网点(PCC 点)三相电压跌落或不对称时，通过相应操控方法可提高各分布式电源的故障穿越能力[35]，从而增大PCC 点处正序电压分量和减小负序电压分量，降低电网电压的不对称度。

  微电网孤立运行时，需由微电网内主电源建立电压和频率参考，该层控制可分为主从控制模式和对等控制模式。在主从控制模式中，微电网内的一个分布式电源(或储能设备)采取V/f 控制，为微电网提供电压和频率参考，而其他分布式电源则采用PQ 控制[36]。负荷功率的变化主要由主电源跟随，因此要求其功率输出应能够在一些范围内可控，且能够足够快地跟随负荷的波动变化。在对等控制模式中，微电网中参与电压、频率调节和控制的多个可控型分布式电源(或储能设备)在控制上都具有同等的地位[37]，通常选择P-f 和Q-V 下垂操控方法，根据分布式电源接入点就地信息来控制。与主从控制模式相比，在对等控制模式中采用下垂控制的分布式电源可以自动参与输出功率的分配，易于实现分布式电源的即插即用。

  微电网并网运行时，第二层控制的主要目标为降低微电网内可再次生产的能源与负荷的波动对主网的影响，使微电网作为一个友好、可控的负荷接入主网。

  通过微电网中心控制器(MGCC)对各分布式电源下发合理的功率指令，通过联络线功率控制可实现这一点。利用功率型和能量型储能组成的混合储能系统，可分别抑制可再次生产的能源输出功率的高频和低频波动分量，但应注意维持各储能设备运行在合理的荷电状态范围，避免过充或过放[30]。通过需求侧响应对可控负荷来控制，也可实现微电网联络线]。

  微电网孤立运行时，采用主从控制模式能维持微电网电压和频率恒定，负荷的变化主要由主电源跟随，一定要通过MGCC 实现各分布式电源间的功率合理分配[41]。采用对等控制模式时，能同时解决电压频率稳定控制和输出功率合理分配，但这是一种有差控制，负载变化前后系统的稳态电压和频率会有所变化。此时，该层控制的目标主要是恢复微电网电压和频率，以保证电压和频率满足负荷可靠运行的要求[42]。

  一种可行的方法是采用集中二次控制，由MGCC 根据检验测试到的电压和频率，调整微电网中各下垂控制器的下垂曲线设定点等控制参数，实现微电网电压和频率恢复控制。其缺陷为过于依赖MGCC，一旦MGCC 发生故障将没办法实现电压和频率恢复。

  另一种方法为采用分布式二次控制，各分布式电源根据微电网内其他分布式电源出口电压、频率等信息，在本地分布式电源的控制器内通过电压和频率恢复控制算法实现下垂控制参数的调节，使得微电网电压和频率恢复控制系统的可靠性得到提高[43,44]。

  微电网运行模式无缝切换控制也在第二层控制中实现，该部分应具备电网故障检验测试、微电网与电网同步等功能，并对微电网并网静态开关和主电源控制模式切换进行协调控制[36]。当采用主从控制模式时，一种典型的控制时序如图5 所示，包含微电网运作时的状态切换和主电源控制模式切换。若主电源在微电网并网和孤立运行模式下均采用P-f和Q-V下垂操控方法，则在微电网运行模式切换时，无需切换控制模式[45]。否则，为保证微电网主电源控制模式平滑切换，主电源控制管理系统在PQ控制和V/f 控制模式之间切换时应尽可能减少切换功率变化量[46]。

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