摘要：随着清洁能源开发、利用规模的扩大，清洁能源电力并网难题不断显现。为改善并网的种种弊端，人们己将视角转向微电网技术。本文简要分析微电网中心控制器控制。
关键词：微电网中心控制器；协调控制策略；关键问题
微电网的基础是分布式发电。其实质是小型电网，由各种分布式电源、储能系统、负荷、监控、保护、通信等组成。通过微电网将分布式电源分散、多点接入配电网，不但有利于清洁能源电力并网消纳，而且能最大限度发挥分布式发电的效能、提高清洁能源的利用效率。从技术层面看，分布式发电是解决未来能源短缺问题的必经之路，而微电网作为“网中网”的形式，己成为分布式发电供电系统集成技术的核心，也是分布式发电无缝接入大电网的发展趋势。
1微电网控制系统架构
在微电网控制系统中，各个分布式电源(distributed generation,DG)的可控程度、动态响应都有较大区别。因此，将微电网的控制系统分为上层管理层、中间管理层、下层执行层进行协调控制。微电网控制系统架构如图1所示。采用Modbus-TCP工业以太网协议将就地控制器与MGCC连接，MGCC与上层管理信息网络连接，实现数据交换，便于监控和调度。
图1微电网控制系统架构图
①上层管理层。
微电网系统管理层，即智能微电网监控与能量管理监控平台。它通过与微电网的中心控制器进行通信，实现对多个微电网的协调和控制。
②中间管理层。
管理层为多个分布式微电网的运行管理系统，包括MGCC。MGCC从就地控制层获取DC和负荷、储能的信息，并实现对下层DC和负荷、储能单元的管理。该层下达上层控制命令，并与上层控制交互。该层执行微电网并网运行、离网运行、并离网无缝切换控制策略，并预留大电网调度接口。
③执行层。
执行层为各分布式微电网的就地控制层，实现对储能变流器(power control system,PCS)、储能单元、负荷单元、发电单元、用电能耗的数据采集及设备控制等。就地控制器包括负荷控制器(load controller,LC)或微电源控制器(microsource montroller,MC)。LC位于负荷侧，对负荷进行控制;MC位于分布式电源侧，对微电源进行控制。LC和MC之间通过MGCC交换信息。
2 MGCC协调控制
MG集群中各子MG协调运行与控制是体现子MG问紧密联系和MG集群整体运行目标的关键。MG集群协调控制的对象是各个子MG，并不直接控制子MG中的D G和可控负荷。如同MG系统控制方式，集群MG协调控制可分为集中控制和分散控制。目前MG集群运行控制相关的大部分文献主要侧重于集中控制，也有少量文献提及了MG集群的分散控制。MG集群运行时，子MG可等效为可调电源。借鉴MG中微电源的控制方式，国内外常用的协调控制方法有对等控制、分层控制和主从控制三种。其中对等控制为分散控制，另外两种为集中控制。对等控制是CERTS提出的MG自主控制方法，系统中各个MG之间是“平等”的，不是从属关系，是基于“即插即用”与“对等”的控制思想产生的。集群MG中所有子MG都具有相同的地位，不存在从属关系，仅根据当前连接点的电量信息进行控制，即各MGCC的地位是平等的。在对等控制中，当集群MG孤岛运行时，所有子MG采用下垂控制，均参与电压和频率调节。对等控制的子MG都应具有一定的有功和无功调节能力，与微电源对等控制不同的是，子MG整体特性已有储能状态，不一定要配置储能装置。微电源的数学模型固定且较为简单，在对等控制中易于实现；子MG元件及结构具有时变性，控制中需对模型、控制参数不断修正，控制过程较为复杂。对等控制的方法简单，易于实现；但在控制过程中，由于子MG对外部的“感知”不够，不能较好地实现MG集群运行中的灵活性，具有一定的局限性。
分层控制以上级中心控制器作为主控制单元，实现上层管理系统对子MG、MGCC及其他调节单元的控制。目前分层控制主要侧重于协调电力市场交易和MG集群全局能量管理方面。分层控制常采用多代理技术实现。基于多代理技术的控制方法，使得子MG、负荷、DG实现了智能控制，达到MG集群内能量分配最优和同大电网之间能量交换的最优化。MGCC与上层控制器需要有通信联系，MGCC间的所有协调都通过上级控制器的控制指令实现。三层控制结构中，上层DMS主要是由配电网络操作人员和市场管理人员来完成相应的协调调度管理操作，主要工作是根据市场和调度要求来管理和调度系统中的子MG。四层控制结构中，子MG、MGCC的协调控制由上层CAMC完成，其功能可和单一MG运行中的MGCC相类似。分层控制需要MGCC与上层控制器有通信连接。由于MGCC具有高度的自治性，这种通信联系可以比较弱。即使短时间通信失败，MG仍能正常运行，但不能实现集群MG的统一协调运行。
主从控制策略是利用集群MG中子MG的多样性，将分层控制中的协调控制管理功能下发至其中一个(或几个统一)MGCC中。主MG检测电网中的各种电气量，并实现与其他MG的信息收集，然后根据电网及各子MG的整体运行状况做出相应的调节方式并下发控制指令给各子MG。
分层控制和主从控制都属集中控制方式，层次清晰、结构简单。控制过程中可实时监测各子系统的状态变化，并相应的对各MGCC做出相应的调节。同时，协调控制器(或主控制器)可根据各子MG的状态改变子MG之间的运行关系，从而提高集群MG的灵活性。提出一种以当前状态和出发事件为基础的MG运行状态转换的控制策略，并用算例验证了两个MG串并联状态转换控制实现快速同步的优点。
3结语
围绕着新能源利用技术的不断发展，MG技术必将更进一步获得飞速发展。作为MG控制的核心，MGCC具有重要的研究意义。近年来，MGCC的研究取得了较大的成果，为此专门搭建了MGCC的模拟研究系统，但整体上研究不够成熟。本文介绍了MG控制的基本架构，以此突出MGCC的重要意义。为下阶段的研究提出方向性建议。
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论文作者:杨志学
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/16
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