從穩(wěn)態(tài)、諧振、分層控制等角度剖析微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

微電網(wǎng)是由光伏、風(fēng)力、柴油發(fā)電機、生物質(zhì)能等分布式電源、用電負荷、監(jiān)控保護、儲能等自動化裝置組成的能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部基本用電量平衡的小型供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以并網(wǎng)和離網(wǎng)運行。

微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

1、熱點對比

虛擬電廠VPP，是聚合多種分布式能源資源構(gòu)成的特殊類型的發(fā)電廠，通過先進的控制、通信等技術(shù)實現(xiàn)分布式電源、儲能系統(tǒng)、柔性負荷、電動汽車等分布式單元的協(xié)調(diào)控制和優(yōu)化運行。

能效電廠EPP，通過實施一攬子節(jié)電技術(shù)和能效項目，獲得需方節(jié)約的電力資源，國際能源界將實施電力需求側(cè)管理，開發(fā)、調(diào)度需方資源所形成的的能力，形象地命名為能效電廠，能源電廠是虛擬電廠的一種模式。

虛擬同步機VSG，借鑒同步發(fā)電機的機械方程和電磁方程來控制并網(wǎng)逆變器，使得并網(wǎng)逆變器在機理上和外特性上能與同步發(fā)電機相媲美的控制策略，尤其是模仿同步機的慣性時間常數(shù)。

簡單來說，虛擬電廠包括了電源、負荷；而虛擬電廠是對負荷進行控制。常規(guī)所認為的并網(wǎng)型微電網(wǎng)是虛擬電廠的一種存在狀態(tài)。個人認為，未來，和大電網(wǎng)相連的并網(wǎng)型微電網(wǎng)的終極狀態(tài)將是虛擬電廠的一個節(jié)點。

虛擬同步機是目前微電網(wǎng)控制技術(shù)中比較重要的一項技術(shù)，在微電網(wǎng)方程控制技術(shù)中處于中低層。VSG在并網(wǎng)或離網(wǎng)情況下都可以做，和電力電子這種跟隨型的控制技術(shù)相比，它是一種主動型的控制技術(shù)。在配電網(wǎng)側(cè)，它也是一項非常好的技術(shù)，像光伏、風(fēng)電等只呈現(xiàn)出發(fā)電的屬性，并沒有體現(xiàn)出配電網(wǎng)的調(diào)節(jié)屬性。配電網(wǎng)側(cè)新能源接入比例逐漸增大后，對電源具備配電網(wǎng)調(diào)節(jié)的能力要求將越來越高。

相同點

都是由各類分布式電源和負荷構(gòu)成，接入配電網(wǎng)。

不同點

微電網(wǎng)可以并網(wǎng)和孤島運行，虛擬電廠只能并網(wǎng)運行，

微電網(wǎng)的產(chǎn)權(quán)所有者只有一個，虛擬電廠的產(chǎn)權(quán)所有者可以是多個，但是它的運營方式只有一個，

微電網(wǎng)只有一個PCC點，虛擬電廠有多個接入點，

目前微電網(wǎng)更側(cè)重于技術(shù)問題，如分層控制技術(shù)、滲透率控制技術(shù)等，隨著電力體制改革和能源戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)來看，虛擬電廠更加側(cè)重于技術(shù)基礎(chǔ)和商業(yè)模式的探討。

相同點

被控主體是分布式電源，都在模擬發(fā)電廠的某些外部特性。

不同點

虛擬電廠主要控制發(fā)電量和用電量，虛擬同步機主要控制PCS等電源，

在大電網(wǎng)或者微電網(wǎng)的分層控制中，越底層速度越高，虛擬同步機動態(tài)時間域在毫秒到秒級之間，而虛擬電廠穩(wěn)定時間域在分鐘級以上，

虛擬電廠是多電源和多負荷協(xié)調(diào)控制，不需要在同步的控制周期下，虛擬同步機對控制的帶寬要求比較高，

虛擬同步機主要是基于電力電子技術(shù)和通信技術(shù)，虛擬電廠目前主要是考慮商業(yè)運營模式的綜合性技術(shù)，或者是商業(yè)化的總包服務(wù)或者資產(chǎn)管理、資產(chǎn)交易等。

2、規(guī)劃因子

規(guī)劃因子是微電網(wǎng)選擇的約束模型，基于這個模型可以選擇比較優(yōu)質(zhì)的項目。規(guī)劃因子主要分為組成潛力評估、電網(wǎng)接入評估、電力市場政策和相關(guān)能源政策四部分。

3、源荷儲發(fā)電特性契合度

微電網(wǎng)的控制和分析需要先建立模型，知道源網(wǎng)荷儲之間的發(fā)電契合度，如上圖，在這個物理架構(gòu)的基礎(chǔ)上做一些控制仿真。

4、微網(wǎng)穩(wěn)態(tài)典型問題

在微電網(wǎng)控制中有一個非常常見的問題，即系統(tǒng)的震蕩、保護，這是在穩(wěn)態(tài)過程中出現(xiàn)的一些暫態(tài)問題。從物理上講微電網(wǎng)系統(tǒng)存在固定和非固定的諧振帶，且非固定諧振帶隨電源數(shù)量增多而向低頻偏移。電網(wǎng)阻抗增大，電源數(shù)量變多和鎖相環(huán)帶寬增大都會導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。

目前基本上所有的電源都能滿足并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，但是并不完全滿足配電網(wǎng)的用戶需求，配電網(wǎng)的用戶需求需要電源有一定的調(diào)節(jié)能力，而目前的電源都是跟隨型的控制策略，需要鎖定和跟蹤電網(wǎng)的相位和頻率，所以把跟隨型的控制策略變成主動型的控制策略，主動調(diào)節(jié)配電網(wǎng)中的電壓、頻率以及多個電源之間有功、無功的分配。

微電網(wǎng)多電源運行有下面兩種情況

電壓幅值不等時，產(chǎn)生有功環(huán)流，有功環(huán)流與幅值差值成正比；

電壓行為不等時，產(chǎn)生無功環(huán)流隨相位差的增大非線性增大。

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