微電網(wǎng)的運行優(yōu)化策略

微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負荷和監(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。

微電網(wǎng)中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機組，包括微型燃氣輪機、燃料電池、光伏電池、小型風(fēng)力發(fā)電機組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置。它們接在用戶側(cè)，具有成本低、電壓低以及污染小等特點。

微電網(wǎng)是一個可以實現(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，它作為完整的電力系統(tǒng)，依靠自身的控制及管理供能實現(xiàn)功率平衡控制、系統(tǒng)運行優(yōu)化、故障檢測與保護、電能質(zhì)量治理等方面的功能。

微電網(wǎng)的控制策略

微電網(wǎng)分為三層控制，在離網(wǎng)模式下微電網(wǎng)常用的控制模式是主從控制和對等控制。

微電網(wǎng)的狀態(tài)與控制分層

微電網(wǎng)的主從控制和對等控制是兩種不同的控制策略，它們各自具有獨特的特點和適用場景。

主從控制模式是指在微電網(wǎng)中，一個或多個分布式電源或儲能裝置被設(shè)定為主控制器，負責(zé)向微電網(wǎng)中的其他分布式電源提供電壓和頻率參考。而其他分布式電源則作為從控制器，采取恒功率控制，根據(jù)主控制器的指令來決定自己的運行方式。

這種控制模式適用于孤島運行模式，主控制器的功率輸出需要在一定范圍內(nèi)可控，并且能夠迅速跟蹤負荷的波動變化。然而，主從控制模式存在明顯的缺點，即整個系統(tǒng)對主控制單元的依賴性很強，如果主控制單元失控，整個系統(tǒng)可能也會失控。

相比之下，對等控制模式則強調(diào)微電網(wǎng)中各個節(jié)點之間的平等地位，它們具有相同的控制權(quán)，可以相互協(xié)作完成控制任務(wù)，而不需要一個中心控制器。

這種控制模式可以分為有通信和無通信兩種類型。在有通信的對等控制中，各個子系統(tǒng)之間需要保持高質(zhì)量的通信，以確保微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。而在無通信的對等控制中，各個子系統(tǒng)之間不需要進行通信，而是根據(jù)各自內(nèi)部的狀態(tài)進行調(diào)整，這提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并避免了信號的干擾。

關(guān)鍵技術(shù)

總體而言分布式電源類型的多樣性及微電網(wǎng)運行方式的復(fù)雜性使得微電網(wǎng)有別于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)。下圖所示的是微電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計、運行優(yōu)化、保護控制、仿真實驗等關(guān)鍵技術(shù)。

① 規(guī)劃設(shè)計：

微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的目的是在對負荷需求和可再生能源資源情況進行充分分析預(yù)測的基礎(chǔ)上，依據(jù)特定的目標和系統(tǒng)約束條件，確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)備配置，盡可能實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟性、環(huán)保性及能源利用效率等量化指標的優(yōu)化。

② 運行優(yōu)化：

微電網(wǎng)的運行優(yōu)化策略由能量管理系統(tǒng)在已知各種運行信息的基礎(chǔ)上制定完成。目的是根據(jù)分布式電源出力預(yù)測、微電網(wǎng)內(nèi)能源需求、市場信息等數(shù)據(jù)，按照不同的優(yōu)化運行目標和約束條件做出決策，實時制定微電網(wǎng)運行調(diào)度策略，通過對分布式電源、儲能設(shè)備和負荷的靈活調(diào)度來實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化運行。

③ 保護控制：

微電網(wǎng)保護涉及的故障情況可分為微電網(wǎng)外部故障和微電網(wǎng)內(nèi)部故障。其中，微電網(wǎng)內(nèi)部故障在微電網(wǎng)并網(wǎng)運行和孤立運行兩種模式下，所呈現(xiàn)的故障特性及所采取的保護方法又有所不同，且與微電網(wǎng)內(nèi)分布式電源的控制方式緊密相關(guān)。

審核編輯：黃飛