摘要：能源是人类生存和发展的重要物质基础，也是人类义须面对的永恒课题。随着经济发展和科技的进步，电能作为最便利、最清洁的能源形式之一，已经成为国家的支柱能源和经济命脉。微网是一种由分布式电源、负荷、电力电子设备、监控保护装置组成的小型发配电系统，能够同时为用户提供电能和热能，并且对外部电网表现为可控的单元，可满足电力用户对电能质量和供电可靠性的要求，进一步加强对其的研究非常有必要。基于此本文分析了微网中分布式电源的协调控制策略。
关键词：微网；分布式电源；协调；控制策略
1、微网的优势
为充分挖掘分布式发电为电网和用户带来的效益，同时解决大量分布式电源的并网问题，很多学者提出了微网的概念。目前国际上对微网没有统一的定义标准，但是基本类似于以下定义：微网是一种由分布式电源、负荷、电力电子设备、监控保护装置组成的小型发配电系统，能够同时为用户提供电能和热能，并且对外部电网表现为可控的单元，可满足电力用户对电能质量和供电可靠性的要求。微网的典型结构如图1，微网能够和电网互为支撑，其具有以下优势：
图1交流微网典型结构
1）可靠性：微网既可以在电网正常时，与电网连接并网运行；又可以在电网发生故障时，脱离电网孤岛运行为本地负荷供电，提高本地负荷供电的可靠性，尤其是电网遭到灾害破坏时。
2）经济性：微网中的发电单元和负荷距离比较近，因而只有发电和配电环节，不需要进行远距离的输送电能，避免了电能输送过程中的损耗，并省去了建设输电设备的成本，具有更好的经济性。
3）交互性：微网对外部电网表现为一个可控单元，可参与电网的削峰填谷，从而减少系统备用机组的容量。此外，微网在紧急情况下可作为电网的后备电源，帮助大电厂进行黑启动。
虽然微网为分布式电源的规模化利用提供了新的思路，但是，微网也存在以下问题：1）微网中含有大量以变流器为接口的分布式电源（风机、光伏以及储能等），但是变流器缺少类似同步发电机转子的机械部分，从而导致微网缺少惯性。当微网中出现负荷突变等扰动时，微网的频率和电压会快速的变化，要求分布式电源进行快速的响应，对分布式电源的协调控制提出了挑战；2）新能源发电机组出力具有波动性和随机性，要使微网对外表现为一个可控单元，需要利用其他分布式电源来抑制新能源发电机组出力的波动性。因此，如何协调控制微网中性能各异的分布式电源，充分发挥微网的潜在优势，具有重要的研究价值。
2、微网中分布式电源的协调控制研究意义
微网是解决分布式发电利用和并网问题的有效方法之一，既能够与电网连接并网运行又能够脱离电网孤岛运行，提高了负荷供电的灵活性和可靠性。但是组成微网的分布式电源种类多样，性能各不相同。例如新能源发电存在随机性和波动性的问题，而储能能够快速调节充放电功率来平抑新能源发电机组输出功率的波动性。但是，储能的制作和加工成本都还比较高，出于经济性考虑，微网中配置的储能的容量占整个微网的装机容量比例受到限制。在储能的容量有限的情况下，SOC是其运行中必须考虑的问题，SOC过高或者过低，会影响储能的正常工作。此外，当微网中存在多个储能时，还需要对储能的SOC进行均衡，避免出现某些储能深度充电，另外一些深度放电的情况，对微网的稳定运行和储能的使用寿命产生不利影响。因此，如何根据各种类型的分布式电源的特点，协调控制微网中的分布式电源，以发挥各类分布式电源的优势，更好的实现微网控制目标，是需要深入研究的问题。
3、微网中分布式电源的协调控制策略
3.1、微网孤岛运行的的运行模式及模式切换策略设计
微网孤岛运行时，采用孤岛运行部分的三种运行模式和模式切换策略，使储能SOC维持在合理区间，具有较大的充放电裕度，提高微网孤岛运行的稳定性。
①当微网运行于孤岛正常运行模式）时，负荷优先由新能源发电机组按最大可输出功率等比例进行分摊。当新能源发电机组最大出力之和小于微网负荷，导致微网频率偏离50Hz时，储能对缺额功率进行补偿，维持频率准允许范围内。
②当储能放电至，SOC<_SOClow2，：时，微网运行模式进行切换，对储能进行充电，以避免储能深度放电，同时使其保持较大的放电裕度。新能源发电机组和储能分别以MPPT模式和AGC模式运行，其中，储能负责平抑新能源发电机组出力和微网负荷的波动，维持微网的频率在允许的范围内。
③当储能充电至.SOC≥SOChigh2时，微网运行模式从模式进行切换，对储能进行放电，以避免储能深度充电，同时使其保持较大的充电裕度。新能源发电机组和储能均运行于AGC模式负责调节系统的频率。
3.2、微网中分布式电源的分布式协调控制策略
当微网中同时存在储能和非储能形式的分布式电源时，非储能形式的分布式电源采用提出的分布式电源的分散/分层控制策略，储能采用考虑soc的储能分布式/分层控制，从而实现对微网中分布式电源的协调控制。下面分析提出的分布式电源的分布式协调控制策略中的储能和非储能形式的机组的功率分配问题。
通过设置储能下垂控制系数凡等于柴油发电机的下垂控制系数m；，以及储能下垂控制的额定频率等于非储能形式的机组的下垂控制的频率最大值。因此当微网负荷为正时，储能和其他分布式电源按容量等比例分配负荷；当微网负荷为负时，所有负功率由储能吸收，其他非储能形式的分布式电源不出力。
3.3、多储能协同控制算法
多储能协同控制算法目的是满足微网整体控制要求的情况下，实现多储能SOC的均衡，避免出现一些储能深度放电而另外一些深度充电的情况，影响储能的使用寿命和微网的稳定运行。提出的多储能协同控制算法能够随着储能SOC偏差的变化，对储能的充放电功率进行动态的调节，使储能平滑的达到SOC的均衡，而不影响新能源发电机组和储能的协调控制。
总之，在经济和社会的发展、化石能源枯竭和环境保护矛盾日益突出，以及电网的一些弊端逐渐显现的背景下，分布式发电得到快速发展。微网能够实现分布式发电规模化利用，为电网消纳新能源提供了新的思路。但是，如何协调控制微网中形式多样，性能各异的分布式电源，充分发挥各分布式电源的优势是目前需要重点解决的问题，因此进一步加强对其的研究非常有必要。
参考文献
[1]赵耀.基于分布式电源的微网控制及运行优化研究[D].南开大学，2013.
[2]王瑞琪.分布式发电与微网系统多目标优化设计与协调控制研究[D].山东大学，2013.
[3]王成山，肖朝霞，王守相.微网中分布式电源逆变器的多环反馈控制策略[J].电工技术学报，2009，24(02):100-107.
论文作者:何志豪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/3
标签：分布式论文; 储能论文; 电源论文; 电网论文; 网中论文; 负荷论文; 机组论文; 《电力设备》2018年第7期论文;