微電網(wǎng)系統(tǒng)控制方法和原理

微電網(wǎng)是由多種分布式電源、儲(chǔ)能、負(fù)載以及相關(guān)監(jiān)控保護(hù)裝置構(gòu)成的能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制和管理的區(qū)域自治型電力系統(tǒng)，現(xiàn)有研究和實(shí)踐表明，分布式電源以微電網(wǎng)形式接入配電網(wǎng)，是發(fā)揮分布式電源效能的最有效途徑。

近年來(lái)世界各國(guó)都加大了對(duì)分布式發(fā)電以及微電網(wǎng)技術(shù)的關(guān)注和發(fā)展力度，微電網(wǎng)技術(shù)正在快速發(fā)展，成果也在大力推廣應(yīng)用過(guò)程中。

微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，微電網(wǎng)內(nèi)分布式電源種類繁多、運(yùn)行模式多樣、控制策略各異、可控程度不同，恰當(dāng)有效的多源協(xié)調(diào)控制是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、高效運(yùn)行的關(guān)鍵，也是解決優(yōu)化配置、繼電保護(hù)等其它問(wèn)題的前提。

微電網(wǎng)的種類非常多，具體結(jié)構(gòu)也是多種多樣，但基本單元應(yīng)包括分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能、控制中心。微電網(wǎng)對(duì)外是一個(gè)整體，通過(guò)一個(gè)公共連接點(diǎn)與電網(wǎng)連接，其內(nèi)部是一個(gè)小型發(fā)、配、用電系統(tǒng)，如下圖所示。

分布式電源：以新能源為主的多種能源形式，如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃料電池、燃?xì)廨啓C(jī)等。也可以是以熱電聯(lián)產(chǎn)或冷熱電聯(lián)產(chǎn)形式存在，就地向用戶提供熱能，提高分布式發(fā)電的利用效率和靈活性。

負(fù)荷：包含各種一般負(fù)荷和重要負(fù)荷或有特殊要求的負(fù)荷。

儲(chǔ)能裝置：采用各種儲(chǔ)能方式，含物理、化學(xué)、電磁儲(chǔ)能，用于新能源發(fā)電的能量存儲(chǔ)、負(fù)荷調(diào)節(jié)，如削峰填谷、微電網(wǎng)的“黑啟動(dòng)”等。

控制裝置：由軟硬件裝置構(gòu)成控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電控制、儲(chǔ)能并離網(wǎng)切換控制、微電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、微電網(wǎng)保護(hù)、微電網(wǎng)能量管理等。

微電網(wǎng)系統(tǒng)控制方法和原理

微電網(wǎng)系統(tǒng)控制方法主要有集中式控制和分布式控制兩種。

集中式控制通過(guò)一臺(tái)中央控制器對(duì)微電網(wǎng)中的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測(cè)和集中管理，保證微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。中央控制器可以采用人工操作模式或者自動(dòng)控制模式，根據(jù)需要進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)。

分布式控制則將微電網(wǎng)分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)配備一個(gè)控制器來(lái)管理該區(qū)域內(nèi)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，各個(gè)控制器之間通過(guò)通信協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)微電網(wǎng)的整體運(yùn)行，提高微電網(wǎng)的可靠性和魯棒性。

此外，還有一些具體的控制方法，如恒功率法和恒壓恒頻法。恒功率法（PQ法）以雙環(huán)控制為基礎(chǔ)，內(nèi)、外環(huán)依次為PI控制環(huán)、功率環(huán)，前者功能在于借助電流跟蹤確定參考電壓，并輸出調(diào)制信號(hào)；后者功能則主要體現(xiàn)在確?；鶞?zhǔn)功率方面，適用于并網(wǎng)運(yùn)行模式。恒壓恒頻法（V/F法）則在孤島運(yùn)行模式中有著較好的控制效果。

在原理方面，微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的工作原理可以歸納為以下四個(gè)步驟：

能源收集：采用分布式發(fā)電，通過(guò)多元化能源資源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能、發(fā)電機(jī)等）對(duì)電源進(jìn)行采集，輸入到儲(chǔ)能設(shè)備中。

能量?jī)?chǔ)存：為了平衡微電網(wǎng)工作時(shí)的能量輸入和輸出，以及在能源供應(yīng)不穩(wěn)定的情況下保持負(fù)載的風(fēng)險(xiǎn)，將電力儲(chǔ)存到電池等儲(chǔ)能設(shè)備中，以確保微電網(wǎng)系統(tǒng)的持續(xù)性和穩(wěn)定性。

能量管理：通過(guò)微電網(wǎng)控制器進(jìn)行可視化管理，對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電源輸入和輸出進(jìn)行有效協(xié)調(diào)和控制，以保障微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化輸入種類，最小化能源成本，并根據(jù)負(fù)荷需求的動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保系統(tǒng)的可靠性、彈性和安全性。

負(fù)載使用：通過(guò)微電網(wǎng)控制器控制相應(yīng)通道輸出，輸送能源至負(fù)載設(shè)備并供電使用。負(fù)載中包括家庭或機(jī)構(gòu)的用電設(shè)備和市電等，作為微電網(wǎng)的主要用電載荷。

同時(shí)，微電網(wǎng)還通過(guò)智能監(jiān)控與控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能源供需情況和負(fù)載情況，并根據(jù)實(shí)際需求智能調(diào)控能源供應(yīng)和能量轉(zhuǎn)換設(shè)備的工作狀態(tài)，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行和能量的高效利用。

審核編輯：黃飛