微電網(wǎng)能量管理與控制策略

1、微電網(wǎng)能量管理與控制策略,目錄,一、微電網(wǎng)的發(fā)展二、微電網(wǎng)能量管理三、微電網(wǎng)控制策略,,,,,,近年來，新能源的開發(fā)利用使分布式發(fā)電得到了長足的發(fā)展。微電網(wǎng)就是在此基礎(chǔ)，提高了供電可靠性和電能質(zhì)量，形成了一種新型的供電方式。 所謂微電網(wǎng)，是指由分布式電源、儲能裝置、電力變換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置組合成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制，它既可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)孤島運(yùn)行，是未來新能源綜合利用趨勢。,一

2、、微電網(wǎng)的發(fā)展,,,,,,,一、微電網(wǎng)的發(fā)展目的,,,,,,,一、我國微電網(wǎng)的發(fā)展方向,二、微電網(wǎng)能量管理,能量管理系統(tǒng)(EMS):主要針對發(fā)輸電系統(tǒng)，對電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度決策管理以及控制，提供電網(wǎng)的實(shí)時(shí)信息給調(diào)度管理人員，能夠提高電能質(zhì)量，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行以及改善電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，是現(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的統(tǒng)稱。微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)(MGEMS)：基于現(xiàn)有電力系統(tǒng)EMS的研究成果，考慮了分布式電源、儲能系統(tǒng)的接入以及微網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，是EMS

3、進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)重要方面。,,,,,,,二、微電網(wǎng)能量管理,通過管理微網(wǎng)內(nèi)微源及負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合電價(jià)、燃料費(fèi)用等信息，并根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)潮流需求對分布式發(fā)電設(shè)備、可控負(fù)荷、儲能設(shè)備進(jìn)行有功、無功指令控制，不僅可實(shí)現(xiàn)風(fēng)能、太陽能等可再生能源的有效利用，而且能使微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行。,,,,,,,二、微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)主要功能,對可再生能源發(fā)電與負(fù)荷進(jìn)行功率預(yù)測；為儲能設(shè)備建立合理的充、放電管理策略;為微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部每個(gè)分布式能源控制器提供功率

4、和電壓設(shè)定點(diǎn)；確保滿足微網(wǎng)系統(tǒng)中的熱負(fù)荷和電負(fù)荷需求；盡可能的使排放量和系統(tǒng)損耗最小；最大限度地提高微電源的運(yùn)行效率；對無功功率進(jìn)行管理，維持微電網(wǎng)較好的電壓水平；提供微網(wǎng)系統(tǒng)故障情況下孤島運(yùn)行與重合閘的邏輯與控制方法;,,,,,,,二、微電網(wǎng)能量管理的難點(diǎn)與挑戰(zhàn),,»新能源出力不確定性的影響微網(wǎng)中的負(fù)荷和新能源的可預(yù)測性差，且功率變化范圍較大，預(yù)測誤差較大，造成調(diào)度困難。»優(yōu)化算法合理選取微網(wǎng)能量管

5、理中很多問題是復(fù)雜的系統(tǒng)優(yōu)化問題，如何兼顧算法最優(yōu)性和可靠性需要深入研究。»儲能系統(tǒng)的管理儲能系統(tǒng)在微網(wǎng)起到重要的維持穩(wěn)定的作用，各種儲能技術(shù)各具優(yōu)缺點(diǎn)。儲能技術(shù)的優(yōu)化配合以及多儲系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)度是一個(gè)難點(diǎn)。,,,,,,,三、微電網(wǎng)控制策略,所有的控制方法都應(yīng)當(dāng)滿足下列要求：1、新的微電源的接入不對大系統(tǒng)造成威脅;2、能夠自主的選擇系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn);3、平滑與大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)或解耦;4、對有功、無功可以根據(jù)動(dòng)態(tài)的要求進(jìn)行獨(dú)立的結(jié)

6、構(gòu)控制。,,,,,,,三、單個(gè)微電網(wǎng)控制策略,微電網(wǎng)的控制方式和微電源的類型有關(guān)，對于采用的電力電子逆變器來說，單個(gè)微電網(wǎng)常用的控制方法有聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下的PQ控制方式，孤島狀態(tài)下的電壓頻率V/f控制和下垂控制。,,,,,,,三、單個(gè)微電網(wǎng)控制策略,,PQ控制是逆變器輸出的有功功率P和無功功率Q的大小可控。它是將有功功率和無功功率解耦后，對電流進(jìn)行PI控制，通過控制逆變器來保證DG輸出的有功和無功保持在恒定值。V/f控制即恒壓恒頻控制，指的

7、是通過控制手段使逆變器輸出電壓幅值u和頻率f保持恒定。采用雙閉環(huán)控制，以濾波器輸出電壓反饋?zhàn)鳛榭刂仆猸h(huán)，以電容電流反饋?zhàn)鳛榭刂苾?nèi)環(huán)。下垂控制通過解耦有功-頻率與無功-電壓之間的下垂特性曲線進(jìn)行系統(tǒng)電壓和頻率調(diào)節(jié)的方式。實(shí)質(zhì)是各逆變器檢測輸出功率的大小，根據(jù)自身容量，通過頻率與電壓幅值來調(diào)節(jié)輸出的有功和無功。,,,,,,,三、單個(gè)微電網(wǎng)控制策略,,對于輸出功率隨機(jī)的電源，一般需要采用PQ控制，達(dá)到能源最大利用率。對于功率可調(diào)的電源，控

8、制比較容易，可以實(shí)現(xiàn)V/f的調(diào)整和控制，可用于保證微電網(wǎng)頻率和電壓的穩(wěn)定性。Droop控制模擬傳統(tǒng)電力系統(tǒng)波動(dòng)時(shí)的一次調(diào)頻過程，由于其不需要分布式電源之間通信聯(lián)系就能實(shí)施控制，所以一般用于對等控制策略中的分布式電源接口逆變器的控制。,,,,,,,三、微電網(wǎng)綜合控制策略,,主從控制,對各微電源采取不同的控制方法，將PQ控制和V/f控制結(jié)合起來。實(shí)現(xiàn)過程為并網(wǎng)和孤島模式的轉(zhuǎn)換：并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下，各DG都采用PQ控制；當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，系

9、統(tǒng)切換到孤島狀態(tài)，其中一個(gè)DG轉(zhuǎn)換到V/f控制，成為主控電源為孤島系統(tǒng)提供電壓和頻率支撐，確保其他從屬微電源和負(fù)荷正常運(yùn)行，而其他DG保持PQ控制運(yùn)行，保證最大功率輸出。,,,,,,,三、微電網(wǎng)綜合控制策略,,對等控制,基于電力電子技術(shù)“即插即用”與“對等”的控制思想，提出對等控制策略，系統(tǒng)中各個(gè)DG都采用類似傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的下垂特性曲線作為微電網(wǎng)內(nèi)部分布式電源的控制方式，將系統(tǒng)功率動(dòng)態(tài)分配給各分布式承擔(dān)，保證微電網(wǎng)內(nèi)部電力供需平衡，主要適

10、合于含多逆變器并聯(lián)運(yùn)行的微電網(wǎng)系統(tǒng)。,,,,,,,三、微電網(wǎng)綜合控制策略,,在主從控制策略中，主控DG在運(yùn)行模式切換時(shí)的變化幅度比較大，也引起了其他從屬DG的波動(dòng)，主控DG運(yùn)行穩(wěn)定性會對其余分布式電源會產(chǎn)生影響，一旦主控單元控制失效，整個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)就會癱瘓。而在對等控制策略中，各個(gè)分布式電源互不干擾，運(yùn)行不受彼此影響，穩(wěn)定性較高。但從原理上看，其只考慮到一次調(diào)頻問題，沒有考慮系統(tǒng)電壓和頻率的恢復(fù)問題，并且在控制和應(yīng)用上仍存在很多關(guān)鍵問題