黃啟建

【摘 要】孤島運(yùn)行作為微電網(wǎng)的重要特征之一，會(huì)對(duì)微電網(wǎng)的運(yùn)行的穩(wěn)定性造成較大影響。因?yàn)楣聧u運(yùn)行的電壓和頻率波動(dòng)范圍較大，原有的電網(wǎng)控制方式存在較大缺陷，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)分布式電源的有效控制，為了對(duì)其進(jìn)行改善，提出了新的微電網(wǎng)主從控制方法。文章以孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下常用微電網(wǎng)運(yùn)行控制方式為入手點(diǎn)，對(duì)多個(gè)分布式電源的微電網(wǎng)的主從控制措施進(jìn)行了討論，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析，具有一定的借鑒和參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】孤網(wǎng)運(yùn)行 微電網(wǎng) 主從控制 V/f控制

孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下的微電網(wǎng)控制是非常復(fù)雜的，為了確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行，就需要保證微電網(wǎng)控制的科學(xué)性和有效性，所以便需要針對(duì)其中的不足之處進(jìn)行改進(jìn)。采用自適應(yīng)主從控制方法對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行控制，能夠有效提高控制水平，確保電壓和頻率的穩(wěn)定性，對(duì)微電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行具有重要意義。

1 孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下的微電網(wǎng)運(yùn)行控制方式

目前常用的對(duì)分布式電源的主從控制方式主要有有兩種，分別為基于單個(gè)V/f電源的主從控制和基于Droop的主從控制，本文對(duì)此進(jìn)行了分別討論。

1.1 基于單個(gè)V/f電源的主從控制

基于單個(gè)V/f電源的主從控制是一種常用的微電網(wǎng)主從控制方法，其核心理念為V/f控制和PQ控制的有機(jī)結(jié)合，在多個(gè)分布式電源中選出一個(gè)主電源，其他作為從電源，分別采用V/f控制方法和PQ控制方法進(jìn)行控制，確保主電源電壓和頻率的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)電源功率的調(diào)節(jié)，使整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的功率以相對(duì)穩(wěn)定的形式輸出，進(jìn)而保證系統(tǒng)的平穩(wěn)性。這種主從控制方法在很大程度上保證了微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性，但是因?yàn)槠浜诵臑橹麟娫?，是以主電源的?fù)荷要求為控制標(biāo)準(zhǔn)的，并且其容量大小會(huì)對(duì)電壓和頻率的穩(wěn)定性造成影響，這就使得該控制方法具有較大的局限性，當(dāng)主電源出現(xiàn)異常現(xiàn)象時(shí)，將無(wú)法起到有效的控制作用。

1.2 基于Droop的主從控制

基于Droop的主從控制又叫做對(duì)等控制，該控制方法的核心思想是功率的共享，控制原理是依據(jù)微電網(wǎng)電源的下垂特性和與負(fù)荷之間的關(guān)系，通過(guò)采用P-f和Q-V下垂控制方法，對(duì)每一個(gè)分布式電源進(jìn)行控制，將系統(tǒng)負(fù)荷變化引起的不平衡功率分?jǐn)偨o所有電源，以此來(lái)完成對(duì)系統(tǒng)功率的調(diào)節(jié)，保證其穩(wěn)定性。微電網(wǎng)在這種控制模式下運(yùn)行，分布式電源的穩(wěn)態(tài)值會(huì)隨著負(fù)荷的變化發(fā)生改變，具有較大的不確定性，前后電壓和頻率之間存在差值，無(wú)法保證輸出功率的恒定；并且當(dāng)負(fù)荷變化幅度較大時(shí)，電壓和頻率數(shù)值的改變也是較大的，其質(zhì)量得不到保證，很容易超過(guò)允許偏差范圍，系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到平衡狀態(tài)。

2 多個(gè)分布式電源的微電網(wǎng)的主從控制措施

2.1 多個(gè)V/f電源的協(xié)調(diào)合作

基于單個(gè)V/f電源的主從控制受主電源容量的限制較大，當(dāng)主電源容量較小時(shí)便無(wú)法滿足負(fù)荷需求，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。針對(duì)這種現(xiàn)象，可以將V/f控制方法應(yīng)用于多個(gè)電源中，以此來(lái)擺脫主電源容量的限制，通過(guò)其他電源來(lái)對(duì)系統(tǒng)功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。但是多個(gè)電源同時(shí)在V/f控制方式下運(yùn)行時(shí)，意味著這些電源是并聯(lián)關(guān)系，當(dāng)電源的規(guī)格不同時(shí)，其額定電壓和頻率都是不一樣的，彼此之間便會(huì)出現(xiàn)環(huán)流現(xiàn)象，不利于整個(gè)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行；即使是電源規(guī)格相同，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，線路不同長(zhǎng)度也會(huì)使得每處電源的電壓和頻率不同，進(jìn)而出現(xiàn)環(huán)流現(xiàn)象，所以必須對(duì)多個(gè)V/f電源進(jìn)行協(xié)調(diào)，使其相互配合。因?yàn)槊總€(gè)V/f電源是都可以采用V/f控制和PQ控制，所以可以通過(guò)設(shè)置一定的條件，使電源能夠在滿足條件時(shí)為主電源，不滿足條件時(shí)為從電源，在兩種控制模式下進(jìn)行轉(zhuǎn)換，能夠避免電源在并聯(lián)時(shí)出現(xiàn)環(huán)流現(xiàn)象。

2.2 多個(gè)分布式電源的微電網(wǎng)的主從控制措施

因?yàn)閱蝹€(gè)V/f電源的主從控制以及Droop的主從控制方式都存在一定的缺陷，使多個(gè)V/f電源相互配合，提出一種自適應(yīng)主從控制方式，能夠有效改善其中的不足，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定方面能夠發(fā)揮顯著作用。根據(jù)每個(gè)分布式電源運(yùn)行特點(diǎn)以及參數(shù)的不同，設(shè)置其成為主電源的相應(yīng)條件，使其在滿足條件時(shí)處于V/f控制模式下，進(jìn)而能夠根據(jù)負(fù)荷需求對(duì)電壓和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證輸出功率的恒定，而其他時(shí)間處于PQ控制模式下，避免對(duì)電壓和頻率調(diào)控造成影響，當(dāng)有需求的時(shí)候，可以通過(guò)電源下垂特性的變化，對(duì)電壓和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，與主電源的V/f控制形成配合作用，以此來(lái)保證微電網(wǎng)運(yùn)行的平穩(wěn)性。多個(gè)分布式電源的自適應(yīng)主從控制是對(duì)單個(gè)V/f電源的主從控制的優(yōu)化和升級(jí)，將其中的唯一主電源替換為可以自我調(diào)節(jié)的多個(gè)分布式電源，使系統(tǒng)擁有多個(gè)調(diào)節(jié)平衡點(diǎn)，擴(kuò)大了功率的可調(diào)節(jié)范圍，具有較強(qiáng)的靈活性，能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的條件自動(dòng)切換，擺脫了單個(gè)主電源的限制，容錯(cuò)性較好。

3 仿真結(jié)果分析

為了對(duì)單個(gè)V/f電源的主從控制方式以及多個(gè)分布式電源的主從控制方式進(jìn)行對(duì)比，利用仿真模型進(jìn)行了分析。通過(guò)得出的具體結(jié)果，可以知道在微電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)電源的負(fù)荷不滿足成為主電源的限制條件時(shí)，其控制方式為PQ控制方式；當(dāng)電源負(fù)荷增加到預(yù)先的設(shè)定值時(shí)，便會(huì)成為新的主電源，其控制方式便會(huì)從PQ控制自動(dòng)切換為V/f控制，參與到電壓和頻率的調(diào)節(jié)中。并且在系統(tǒng)負(fù)荷變化值較大時(shí)，在單個(gè)V/f電源主從控制方式下，系統(tǒng)的電壓和頻率變化值也較大，將會(huì)超過(guò)規(guī)定的允許偏差；而在多個(gè)分布式電源的主從控制方式下，系統(tǒng)的電壓和頻率在出現(xiàn)短暫的較大波動(dòng)后，會(huì)經(jīng)過(guò)調(diào)整趨于穩(wěn)定，其變化值在允許范圍內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

從仿真結(jié)果分析可以知道，基于多個(gè)分布式電源的微電網(wǎng)自適應(yīng)控制方式，通過(guò)使多個(gè)電源形成配合，能夠有效保證孤網(wǎng)狀態(tài)下微電網(wǎng)輸出功率的穩(wěn)定性，改善了主電源容量對(duì)微電網(wǎng)主從控制影響的缺陷，提高了微電網(wǎng)主從控制水平和控制質(zhì)量，具有較高的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

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