趙耀

摘要：本文采用文獻(xiàn)資料法、訪談法等研究方法，首先對(duì)直流微電網(wǎng)并網(wǎng)技術(shù)的意義進(jìn)行了闡述，然后對(duì)低壓直流微電網(wǎng)組成與體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，之后從三個(gè)方面對(duì)直流微電網(wǎng)并網(wǎng)控制技術(shù)進(jìn)行了研究，希望為電力事業(yè)發(fā)展提供有益參考。

關(guān)鍵詞：直流微電網(wǎng);并網(wǎng)控制技術(shù);技術(shù)分析

引言：

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，很多國(guó)家都大力開(kāi)展了交流微電網(wǎng)方面的研究，微電網(wǎng)示范工程覆蓋范圍逐漸增加。在交流微電網(wǎng)的角度來(lái)講，直流微電網(wǎng)在結(jié)構(gòu)方面更加簡(jiǎn)單，資源利用率相對(duì)較高，具有的能源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)較為簡(jiǎn)單，因此直流微電網(wǎng)得到了大力推廣，用電設(shè)備和發(fā)電需求日益增加，也成為了需要解決的主要問(wèn)題。相對(duì)于交流微電網(wǎng)而言，直流微電網(wǎng)不用考慮相位同步和頻率問(wèn)題，在系統(tǒng)控制中具有一定的便捷性。

1 直流微電網(wǎng)的組成與體系結(jié)構(gòu)

本文針對(duì)直流微電網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究，具體的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通過(guò)對(duì)圖1進(jìn)行觀察可以看出，直流微店網(wǎng)在日常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，主要采用了兩種不同的運(yùn)營(yíng)方式，分別為離網(wǎng)運(yùn)行模式和并網(wǎng)運(yùn)行模式。在并網(wǎng)運(yùn)行模式的角度來(lái)講，微電網(wǎng)為了保證電力供應(yīng)量，會(huì)通過(guò)合理的方式和大電網(wǎng)進(jìn)行直接連接，從而達(dá)到電網(wǎng)系統(tǒng)電能轉(zhuǎn)換的要求。離網(wǎng)運(yùn)行其實(shí)就是，在電網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題的情況下，會(huì)將局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隔離，并且電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行隔斷，之后通過(guò)儲(chǔ)備裝置和復(fù)合裝置進(jìn)行協(xié)同能源供應(yīng)，這種隔離的問(wèn)題處理方法還可以叫成孤島運(yùn)行。通過(guò)對(duì)以上兩種運(yùn)行方法進(jìn)行對(duì)比分析得出，并行網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行結(jié)構(gòu)上更加便捷，離網(wǎng)運(yùn)行方法在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜[1]。在直流微電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，主要包含的電壓等級(jí)負(fù)載分別為48伏、直流400伏以及交流220伏等不同的形式，負(fù)載類(lèi)型還可以劃分為重要負(fù)載以及次重要負(fù)載兩種。在次重要負(fù)載中，加熱與照明設(shè)備屬于基礎(chǔ)部分，這些設(shè)備運(yùn)行都需要得到足夠的電量支撐，在系統(tǒng)能量缺乏的情況下，需要合理應(yīng)用負(fù)載的轉(zhuǎn)換器，對(duì)實(shí)際的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證運(yùn)行的合理性與完善性。

2 直流微電網(wǎng)并網(wǎng)相關(guān)問(wèn)題控制技術(shù)

2.1 并網(wǎng)接口控制

在對(duì)并網(wǎng)接口進(jìn)行控制的過(guò)程中，需要使用VSC作為電網(wǎng)的并網(wǎng)接口，通過(guò)這種方式可以完成能量的雙向轉(zhuǎn)換，同時(shí)也能完成功率因數(shù)的合理控制，保證了直流側(cè)電壓的穩(wěn)定性，但是在應(yīng)用三相VSC過(guò)程中依然存在著局限。直流電壓的穩(wěn)定性和測(cè)電電壓以及轉(zhuǎn)換設(shè)備之間都有著一定的關(guān)系，使用不同的電壓設(shè)備會(huì)產(chǎn)生不同的電流功率，若是出現(xiàn)的調(diào)制比具有相同性，應(yīng)用傳統(tǒng)的SVPWM算法就能得出，直流電壓實(shí)際的利用率為1/2，通過(guò)以上情況可以看出，電流器直流電壓下限可以達(dá)到電網(wǎng)峰值，并且調(diào)制算法，電壓的利用率也會(huì)逐漸提升。在合理應(yīng)用SVPWM調(diào)制方法的情況下，雖然直流電壓會(huì)出現(xiàn)明顯的下降，但是仍然會(huì)達(dá)到直流電壓穩(wěn)定性下限，在很多部分依然存在著問(wèn)題[2]。為了解決并網(wǎng)接口方面存在的局限性，需要將VSC作為基礎(chǔ)，在串聯(lián)模式的上方連接相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器，通過(guò)這種方式可以逐漸增加母線電壓的可控性。在負(fù)載電壓不具有平衡性的情況下，使用DC測(cè)電壓依然會(huì)增加系統(tǒng)的波動(dòng)性，所以需要合理應(yīng)用轉(zhuǎn)換器控制系統(tǒng)電壓，為直流電壓運(yùn)行提供良好環(huán)境。另外，在應(yīng)用變壓轉(zhuǎn)換器的情況下，母線電壓很難達(dá)到下限，還可以將這種情況解釋為，結(jié)構(gòu)輸出環(huán)境中母線電壓覆蓋范圍逐漸增加。在控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的角度來(lái)講，需要逐漸提升電壓控制的合理性，讓直流電壓逐漸接近波動(dòng)幅度，降壓轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)速度需要在三相轉(zhuǎn)換速度之上，只有這樣才能保證電網(wǎng)連接的穩(wěn)定性與安全性。

2.2 基于母線電壓的協(xié)調(diào)控制

在母線電壓協(xié)調(diào)控制過(guò)程中，需要有計(jì)劃性的開(kāi)展切換，切換指令最早由上乘控制系統(tǒng)發(fā)出，由于實(shí)際的系統(tǒng)內(nèi)部供應(yīng)量出現(xiàn)變化，所以離網(wǎng)和并網(wǎng)之間需要完成合理的轉(zhuǎn)化。為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要在電網(wǎng)控制，和離網(wǎng)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行分析，將離網(wǎng)和并網(wǎng)進(jìn)行有效結(jié)合，完成系統(tǒng)協(xié)調(diào)自主控制，嚴(yán)格按照離網(wǎng)切換準(zhǔn)則進(jìn)行操作。交流電源會(huì)根據(jù)能量流動(dòng)發(fā)生轉(zhuǎn)變，一定要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間的切換操作，在這種情況下就能在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)自動(dòng)進(jìn)入離線運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。同時(shí)也充分利用了可再生能源。在故障發(fā)生時(shí)通過(guò)關(guān)閉極端系統(tǒng)，可以保證運(yùn)行模式與開(kāi)關(guān)模式之間保持功率的一致性，完成了不同電壓環(huán)境中系統(tǒng)的合理調(diào)節(jié)[3]。

2.3 微電網(wǎng)離網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制

由于受區(qū)域環(huán)境的影響，許多地區(qū)的微電網(wǎng)不能被常規(guī)網(wǎng)絡(luò)所覆蓋，因此，在特定環(huán)境下，需要采用離網(wǎng)方式運(yùn)行微電網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)高效供電。這類(lèi)微網(wǎng)具有較強(qiáng)的滲透性，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)看，主要是由三態(tài)控制系統(tǒng)組成。離網(wǎng)微電網(wǎng)可分為三大部分，即集中控制部分、就地控制部分和主站調(diào)度部分，通過(guò)三大控制系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到信息共享的最終目的。在主站調(diào)動(dòng)部分來(lái)看，系統(tǒng)功能主要分為以下幾個(gè)方面，分別是前置數(shù)據(jù)服務(wù)器、外部系統(tǒng)接口服務(wù)器，通過(guò)這些服務(wù)器的合理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)化調(diào)度。其中控制部分主要包含了動(dòng)態(tài)穩(wěn)定設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)集中控制設(shè)備，這些設(shè)備都是為系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)提供良好環(huán)境，在電網(wǎng)運(yùn)行中還可以通過(guò)集中控制系統(tǒng)對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對(duì)采集后的信息進(jìn)行整體分析，從而找出系統(tǒng)存在的問(wèn)題，同時(shí)還能完成電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。就地控制層主要組成部分則分別是CT與PT采集單元、電網(wǎng)智能終端、分布式電源逆變?cè)O(shè)備等方面，其主要的作用就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，同時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行本地控制與保護(hù)。

結(jié)論：

綜上所述，直流微電網(wǎng)具有多方面的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)集中管理的方法與大型電網(wǎng)進(jìn)行連接，可以實(shí)現(xiàn)孤島運(yùn)行與并網(wǎng)運(yùn)行，和常規(guī)的交流微電網(wǎng)相比，直流微電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)非常明顯，日常運(yùn)營(yíng)中可以降低能量耗損，達(dá)到了理想的無(wú)功調(diào)節(jié)和無(wú)頻率穩(wěn)定目標(biāo)。本文首先對(duì)低壓直流微電網(wǎng)組成與體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，之后對(duì)直流微電網(wǎng)并網(wǎng)控制技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究，從三個(gè)方面對(duì)直流微電網(wǎng)并網(wǎng)相關(guān)問(wèn)題控制技術(shù)進(jìn)行了探討。直流微電網(wǎng)在未來(lái)的發(fā)展中，會(huì)長(zhǎng)期發(fā)揮重要作用，一定要合理應(yīng)用、深入研究直流微電網(wǎng)，讓其為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供技術(shù)支持，保證電力事業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

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[1]楊晨， 謝少軍， 毛玲，等. 基于雙管Buck-Boost變換器的直流微電網(wǎng)光伏接口控制分析[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化， 2018， 36（13）.

[2]邢小文， 張輝， 支娜，等. 基于DBS的直流微電網(wǎng)控制策略仿真[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)， 2017， 26（011）：23-27.

[3]張輝， 閆海明， 支娜，等. 基于母線電壓微分前饋的直流微電網(wǎng)并網(wǎng)變換器控制策略[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化， 2019， 043（015）：166-171.

（武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院，湖北 武漢 430063）