李楊　何文濤　王元皓　彭發(fā)明

（1.三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院　湖北　宜昌　443002　2.湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北　宜昌　443000　3.信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計(jì)研究院科技工程股份有限公司華東分院　江蘇　無錫　214000）

微網(wǎng)技術(shù)研究綜述

李楊1何文濤1王元皓2彭發(fā)明3

（1.三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院湖北宜昌4430022.湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北宜昌4430003.信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計(jì)研究院科技工程股份有限公司華東分院江蘇無錫214000）

介紹了微網(wǎng)的概念，組成結(jié)構(gòu)，特征及其優(yōu)點(diǎn)，討論了微網(wǎng)的運(yùn)行與控制以及我國對這一領(lǐng)域的研究發(fā)展現(xiàn)狀，指出不足之處，進(jìn)行優(yōu)化，將其中關(guān)鍵技術(shù)加強(qiáng)應(yīng)用，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，與大電網(wǎng)一起在負(fù)荷出現(xiàn)變化時(shí)發(fā)揮最大效應(yīng)。微網(wǎng)是未來世界的必然趨勢。

微網(wǎng)；分布式電源；控制技術(shù)；并網(wǎng)

1　微電網(wǎng)的概念

由多個(gè)分布式電源（Distributed Resource，簡稱DR）、重要負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)和保護(hù)裝置匯集而成的配電系統(tǒng)構(gòu)成的微網(wǎng)。分布式電源包括、燃料電池、生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)、光伏電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等。儲(chǔ)能系統(tǒng)包括電磁儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能和機(jī)械儲(chǔ)能。在儲(chǔ)能容量、功率、能量密度、功率規(guī)模、循環(huán)壽命、單位容量和單位功率造價(jià)、響應(yīng)時(shí)間以及綜合效率等方面由于不同的電能轉(zhuǎn)換方式和存儲(chǔ)形態(tài)，有著顯著區(qū)別。微電網(wǎng)這個(gè)自治系統(tǒng)有著廣泛的功能，涵蓋了自我控制、管理和保護(hù)等功能?？梢耘c外部電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)然也可以單獨(dú)運(yùn)行。相對于傳統(tǒng)大電網(wǎng)而言，微電網(wǎng)的概念是指，由很多個(gè)分布式的電源及其相關(guān)負(fù)載，通過一定的結(jié)構(gòu)拓?fù)湎噙B接而構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，它連接至常規(guī)電網(wǎng)是通過靜態(tài)開關(guān)實(shí)現(xiàn)的。我們對微電網(wǎng)進(jìn)行開發(fā)和拓展，可以充分促可再生能源和分布式電源與的大規(guī)模接入，這樣一來負(fù)荷的多種能源形式的可靠性將會(huì)變的很高，主動(dòng)式配電網(wǎng)這種方式也得到了有效實(shí)現(xiàn)，這將是傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的過渡。

2　微網(wǎng)特征及優(yōu)點(diǎn)

我們對微電網(wǎng)已經(jīng)有了大致了解，可以得知微網(wǎng)具有以下特征：

①獨(dú)立和并網(wǎng)兩種運(yùn)行方式；②穩(wěn)定；③兼容；④靈活；⑤經(jīng)濟(jì)。

3　微網(wǎng)的基本構(gòu)成

CERTS提出的微電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。在圖1中，虛線表示的是信息聯(lián)絡(luò)線。該微電網(wǎng)有三條饋電母線A、B、C及各種負(fù)載，為樹狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)過統(tǒng)一節(jié)點(diǎn)接入市電電網(wǎng)。微電網(wǎng)被靜態(tài)開關(guān)分隔為兩個(gè)段：①由饋電母線A、饋電母線B組成，兩條饋電母線上都接有儲(chǔ)能支持電源，對敏感性的負(fù)載提供電能；②由饋電母線C及常規(guī)性負(fù)荷構(gòu)成，通常大電網(wǎng)向其供電。除此以外，如果外部電網(wǎng)故障時(shí)，靜止開關(guān)關(guān)斷以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的孤網(wǎng)供電工作，從而保證持續(xù)供電的可能性。微電網(wǎng)中含有EMS和UPFC，EMS實(shí)現(xiàn)對整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的分析與控制，UPFC實(shí)現(xiàn)對各個(gè)儲(chǔ)能支持電源的本地控制。一旦負(fù)載波動(dòng)時(shí)，UPFC可基于本地微電網(wǎng)系統(tǒng)頻率和電量信息進(jìn)行潮流控制，調(diào)節(jié)本系統(tǒng)儲(chǔ)能支持電源相應(yīng)地增加或減少功率輸出以保持微網(wǎng)系統(tǒng)的功率平衡。

4　微電網(wǎng)的運(yùn)行與控制

微電網(wǎng)運(yùn)行的過程中有幾種狀態(tài)，其運(yùn)行的過程中存在一些問題。為了保證其運(yùn)行的高效性，在負(fù)荷變化的過程中仍然能發(fā)揮其效能，因此應(yīng)用可靠的控制方式非常重要。在獨(dú)立的環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，微網(wǎng)至少需要一個(gè)獨(dú)立電源給微網(wǎng)系統(tǒng)提供可靠的電能和穩(wěn)定的頻率。其他的供電系統(tǒng)采用PQ控制發(fā)，從而保證微網(wǎng)的供電可靠性。

圖1　微網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)

電力電子技術(shù)在即取即用等控制思想過程中，根據(jù)微網(wǎng)的調(diào)節(jié)要求，可以自由地控制與發(fā)動(dòng)機(jī)相似的特性曲線進(jìn)行控制。折中系統(tǒng)具有簡單、易于控制等特點(diǎn)，通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠性與穩(wěn)定性。但是該方法不能實(shí)現(xiàn)頻率恢復(fù)，無法實(shí)現(xiàn)二次調(diào)整。因此在擾動(dòng)較大時(shí)，系統(tǒng)容易失步運(yùn)行。

微電網(wǎng)在孤島運(yùn)行向并網(wǎng)運(yùn)行之間轉(zhuǎn)化的過程中，通過傳統(tǒng)變換器時(shí)無法完成的。系統(tǒng)通過雙向逆變器相微網(wǎng)供電，當(dāng)孤島運(yùn)行時(shí)，再改變控制策略。當(dāng)檢測到大電網(wǎng)反饋回來正常時(shí)，微網(wǎng)與大電網(wǎng)開關(guān)閉合，微網(wǎng)與外圍連接。當(dāng)外圍發(fā)生故障時(shí)，再實(shí)行解列運(yùn)行。檢測大電網(wǎng)的電壓和電流，加入超過閥值時(shí)，理解斷開兩電網(wǎng)之間的開關(guān)管，微網(wǎng)進(jìn)入獨(dú)立運(yùn)行方式。這類控制方式需要精確的測量。

[1]王國棟.智能微網(wǎng)研究綜述[J].中國電業(yè)技術(shù)版，2012，2：34～38.

[2]Morren J，de Haan S.W.H，F(xiàn)erreira J.A.Distributed Generation UnitsContributing to Voltage Control in Distribution Networks[A].In：2004，39thInternational Universities Power Engineering Conference[C].2004：789～793.

[3]吳寧，許揚(yáng)，陸于平.分布式發(fā)電條件下配電網(wǎng)故障區(qū)段定位新算法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33（14）：77～82.

[4]李蕾帆.含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的保護(hù)問題研究[D].西華大學(xué)，2012.

TM61

A

1673-0038（2015）21-0195-01

2015-5-3