摘要：随着我国社会和经济的快速发展，电力领域也得到了一定的进步，化运行是微电网实现经济效益和环境效益的关键，而对储能系统灵活控制是实现优化运行的核心，其目的是在满足负荷需求的同时实现综合成本的最优化，是微电网经济效益得以体现的关键。因此，研究微电网的经济运行问题具有十分重要的意义。基于此，本文主要阐述了微电网结构与组成、微电网经济运行研究现状、微电网运行模式及其控制策略希望能为今后电力行业的发展带来帮助。
关键词：微电网；经济运行；控制策略
在现在电力企业的发展中，微电网将多种分布式电源、负荷、储能装置集成在一起，可以灵活地并网或孤岛运行，在节能降耗、提高供电可靠性等方面具有巨大潜力，因此，微电网成为消纳分布式能源的重要技术手段，其经济效益和环保效益引起了广泛关注。因此，在满足安全供电的条件下，对微电网系统中的分布式电源进行经济调度，实现冷热电的综合优化，已成为微电网研究的一个重点。
一、微电网结构与组成
1.1微电网基本结构
微电网概念最早由美国电力可靠技术解决方案协会提出，是众多微电网概念中最权威的一种。其基本理念是：将分布式发电机、储能装置、负载及控制器组成一个有机整体，通过协调控制形成一个可控的独立供电系统。为防止微电网与大电网断开时，对微电网内的负荷造成冲击，需要对传统配电网进行重新设计。
1.2微电源
微电源作为微电网的能源供应组成，形式很多，一般可分柴油发电机和小水电等传统发电技术；微型燃气轮机、燃料电池以及储能装置等新兴的供电技术；风力发电、潮汐发电、热能发电和光伏发电等可再生能源。根据其输出电压为交流电还是直流电，可分为直流电源和交流电源。
1.3负载和储能装置
微电网属于小型低压发配电网络，其负载相对大电网较小、波动性大。储能装置主要有物理储能（如抽水储能、飞轮储能等）、化学储能（如铅酸电池、钠硫电池、锂离子电池）和电磁储能（如超导电磁储能、超级电容器储能等）三大类，微电网中储能装置的设置需要跟据其具体特性进行选取。
二、微电网经济运行研究现状
对于微电网经济运行的研究，目前世界上尚未有成熟、统一的理论体系，但大多在借鉴传统大电网经济调度原则的基础上，针对具体的微电网作相应研究。对于微电网，包含的发电机组多种多样，且各自的耗量特性各不相同，因而无法参照“等耗量微增率准则”进行经济运行，只能参考传统大电网，按照一次能源消耗（或者成本费用）最少的调度准则来进行最优化分析计算。
（1）等约束条件与传统大电网的经济运行一样，等约束条件主要考虑微电网系统的有功功率平衡。
（2）不等约束条件与传统大电网的经济运行一样，不等约束条件中需要考虑潮流约束和各机组的有功出力约束，除此之外微电网经济运行的不等式约束还需考虑相关机组有功出力的爬坡率约束、与大电网相连的联络线功率约束以及储能装置约束等。这些约束条件限制着上述目标函数，即非线性规划问题的求解范围。
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（3）求解算法微电网的经济运行是一个非线性规划数学问题，此类问题的求解方法多种多样，传统的方法有优先顺序法、动态规划法、拉格朗日松弛法等，这些方法各有缺陷，因而出现了一些例如遗传算法、粒子群优化算法、混沌蚁群算法、小生境算法等新型优化算法及其改进算法，均已在世界各国学者的研究中得到了广泛应用。
三、微电网运行模式及其控制策略
微电网根据与大电网是否联网运行，可分为并网运行模式和孤岛运行二种工作模式。根据不同控制策略，通过协调控制微电源、负载和保护装置，让微电网相对于大电网是一个可控“负载”。孤岛运行时，可采用主从控制策略，使系统作为一个自主运行的小型电网；并网运行时，采用对等控制策略，可将微电网多余电能输送到大电网或及取大电网电能供负载使用。
3.1微电网并网运行
正常工作时微电网与大电网相连接，进行并网运行。此时，从大电网的角度看，微电网是具有一定特性的虚拟发电机，能够向大电网提供电能或吸取大电网电能。与一般并网发电机相同的是，微电网并网运行时需要满足一定的电压和频率要求；同一般发电机的不同之处是，微电网中微电源的种类和特征差异很大，需要采用一定的协调控制方法才能够满足并网要求。此时，微电网内部的各个分布式电源只需控制功率输出以保证微电网内部的功率平衡，而电压和频率由大电网来支持和调节。此时，逆变器可以采用P／Q控制方法，按照设定值提供固定的有功一一功率和无功功率。MGCC根据大电网的需要、本地负荷情况和分布式电源的发电能力来决定各分布式电源的PQ控制有功功率和无功功率运行点及各负荷的运行状态。
3.2微电网孤岛运行
孤岛运行根据大电网状态可分为有计划孤岛运行和无计划孤岛二种。当大电网有计划进行检修时，微电网独立运行，这种运行方式称之为有计划孤岛；当大电网发生故障时微电网被迫进行孤岛运行，叫有无计划孤岛运行。一般情况下，无计划孤岛是不允许发生的。微电网孤岛运行时，需要满足二个基本条件：微电网中的微电源能够为微电网内的负荷提供足够的电能；微电网能够对微电源进行合理、有效的控制使系统稳定运行。当微电源输出的功率大于孤岛负荷需求时，系统可以通过增加负荷或进行蓄能维持系统功率平衡；当微电源提供电能小于负荷要求时，蓄电池放电或适当减小负载使系统正常运行，当能量严重不足时系统停止运行。此时，微电网通过检测设备时刻对大电网状态进行检测，当大电网恢复正常运行时，微电网进行模式切换重新并网运行。
当微电网孤岛运行时，与大电网的连接断开。此时，一般采取主从控制策略，就是通过协调微电网中微电源，采用不同的控制方法，保证微电网能够正常运行。这种控制策略是将一个或几个微电源作为主控单元，其它微电源作为从属单元的一种控制策略。主控单元通过检测微电网中的电压、电流、有功和无功功率以及负荷变化情况，通过综合分析后，调节从属单元的输出功率，使微电网保持稳定运行。这种控制方法一般只应用于微电网孤岛运行模式下，通过对主控单元的控制，微电网的电压和频率达到负载要求，并为处于从属单元供电压和频率支撑。
四、结束语
综上所诉，微电网经济优化运行的研究已取得一定成果，但目前微电网工程的建设多以展示具体技术为目的，较少实现整体优化，因此其研究大多属于理论研究，相对于工程应用考虑还不够全面。因此，在平时工作中，我们应积极采取行之有效的策略，微电网的经济运行研究中考虑的因素将逐渐丰富，因而不管是数学模型，还是求解算法都将亟待得到改善，以更加贴近工程实际。
参考文献：
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[2]孟明.新能源微电网研究综述[J].现代电力，2017（01）
[3]范心明.佛山电网经济运行分析与应用平台综述[J].电气应用，2017（04）
论文作者:折江锋
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/18
标签：电网论文; 孤岛论文; 经济运行论文; 电源论文; 储能论文; 功率论文; 负荷论文; 《基层建设》2017年第26期论文;