风光储微电源控制策略设计

夏天雷

夏天雷

（国网江苏省电力公司常州供电公司江苏省常州市213000）

摘要：选取风力发电系统、光伏发电系统以及蓄电池储能系统作为微电网中的微电源，在并网、孤网、并网转孤网、孤网转并网四种模式对三种微电源下进行综合控制。提出风、光、储微电源在微电网并网和孤网两种稳态模式及并网转孤网和孤网转并网两种暂态模式下的控制策略。

关键词：微电源；并网；孤网；模式切换

1引言

微电网有并网和孤网两种运行模式[1-4]，可以通过对静态开关的操作完成运行模式的切换[5]。考虑到大电网及区域负荷的影响，微电网内的微电源需要在不同运行模式下采用合适的控制策略。

本文选择包含风光储微电源的微电网为研究对象，提出微电源在并网、孤网、孤网转并网、并网转孤网四种情况下的控制策略，并提出平滑切换措施。

2并网逆变器控制

风、光、储微电源通过逆变器与电网连接。并网逆变器的控制方式基本可分为PQ控制、下垂控制和V/f控制三种[6]。在微电网不同运行模式下，采用不同的控制方式。

2.1PQ控制

PQ控制通常用于微电网并网运行模式。基于有功和无功控制的PQ控制器通过对有功和无功参考值的无静差跟踪控制，实现了并网逆变器输出有功和无功的指定控制，控制器如图1所示。

图1基于有功和无功控制的PQ控制器框图

2.2下垂控制

下垂控制是基于传统发电机组“功频静特性”原理进行控制的。各微电源检测自身输出功率，通过下垂控制得到输出电压幅值和频率的指令值，各自微调其输出电压幅值和频率达到系统有功功率和无功功率的合理分配。下垂控制是一种有差控制，主要用在微电网的对等控制中，其控制结构如图2所示。

图2下垂控制器框图

2.3V/f控制

V/f控制器通过定电压和定频率控制维持其输出端口电压和频率稳定，从而实现无差控制。其控制结构如图3所示。

图3V/f控制器框图

3微电源控制策略

3.1并网运行

并网运行时，微电网的电压和频率由大电网提供支撑。各个微电源采用PQ控制，按照参考值提供有功和无功功率。蓄电池储能系统采用基于有功和无功控制的PQ控制，其功率参考值由能量管理系统给出。风、光发电系统采用最大功率输出，提高能源利用率。

3.2孤网运行

孤网运行时，微电网必须建立稳定的电压和频率。蓄电池储能系统采用V/f控制，用于维持微电网的电压和频率，且能分担负荷功率，维持功率平衡。风、光微电源由于发电存在间歇性和不确定性，不宜参与电压和频率的支撑工作，因此仍然采用PQ控制。

3.3并网转孤网

微电网转为孤网后，风、光微源仍然采用PQ控制。蓄电池储能系统从PQ控制方式切换为V/f控制方式。

在并网转孤网时，可能由于V/f控制器的初始状态和PQ控制器的结束状态不匹配产生暂态振荡或者电压跌落。为了避免这种不匹配，将两种控制器进行状态跟随，控制方法如图4所示。

图4基于控制器状态跟随的平滑切换

3.4孤网转并网

孤网转并网时，风、光微源保持PQ控制不变，只对储能系统进行调节，其切换策略为：

（1）并网前通过同步控制将电压和相角调节到与大电网基本一致。控制结构如图5所示。

图5同步并网控制器结构框图

（2）经过同步控制调整，当微电网和大电网满足公式1，实施并网操作。

（1）

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（3）PQ控制器始终与V/f控制器保持积分器状态跟随，并网瞬间将蓄电池储能系统由V/f控制切换到PQ控制。

4结语

将分布式发电系统以微电网的形式组合起来，与大电网相互配合，不仅充分利用了可再生能源，提高能源利用率，而且提高了供电可靠性和灵活性。本文建立了包含风、光、储微源的微电网，提出了三种微电源的协调控制策略。为实际微电网系统的构建以及微电源控制策略的研究提供借鉴意义。

参考文献：

[1]鲁宗相，王彩霞，闵勇，等.微电网研究综述.电力系统自动化，2007，31（19）：100-107.

[2]杨新法，苏剑，吕志鹏，等.微电网技术综述[J].中国电机工程学报，2014（1）：57-70.

[3]ChenYW，ChangJM.EMaaS：Cloud-BasedEnergyManagementServiceforDistributedRenewableEnergyIntegration[J].IEEETransactionsonSmartGrid，2015，PP（99）：2816-2824.

[4]吴雄，王秀丽，刘世民，等.微电网能量管理系统研究综述[J].电力自动化设备，2014，34（10）：7-14.

[5]程军照，吴夕科，李澍森.采用Boost的两级式光伏发电并网逆变系统.高电压技术，2009，35（8）：2048-2052.

[6]KatiraeiF，IravaniR，HatziargyriouN，etal.Microgridsmanagement.PowerandEnergyMagazine，IEEE，2008，6（3）：54-65.

[7]王鹤，李国庆.含多种分布式电源的微电网控制策略.电力自动化设备，2012，32（5）：19-19.

作者简介：

夏天雷（1990—），男，硕士研究生，主要研究方向：微电网能量管理。