1“并网型”微电网解决方案
并网型微电网整体解决方案分别从配电网调度层、微电网集中层、分布式电源和负荷就地控制层三个层面进行综合管理和控制。微电网三层控制方案结构图如1所示。配网调度层主要从配电网的安全、经济运行的角度协调调度微电网。微电网接受上级配电网的调节控制指令，实现微电网与配电网的交互，将微电网交换功率、并离网状态等重要信息上传配电调度中心，并接受配网调度中心对交换功率、功率因数、计划孤岛等的设置，使微电网真正成为配电网的“友好公民”[4]。微电网集中控制层集中管理分布式电源和各类负荷，在微电网并网运行时实现微电网的最优经济运行，在离网运行时调节分布式电源出力和负荷实现微电网的安全稳定运行，主要功能包括离网能量平衡控制、分布式电源出力平滑控制、自动电压无功控制、分布式电源发电互补经济运行分析、消峰填谷等。就地控制层负责执行微电网各DG调节、储能充放电控制和负荷控制。由就地保护设备和就地控制器组成，完成分布式发电对频率和电压的一次调节，就地完成微电网的故障快速保护，通过就地控制和保护的配合实现微电网故障的快速“自愈”。
2独立供电型（离网型）微电网解决方案
独立微电网一般是指常规电网辐射不到的偏远地区，包括海岛、边远山区等，其DG接入容量接近或超过主网配电系统，即高渗透率独立微电网。对高渗透率独立微电网采用稳态恒频恒压控制、动态切机减载控制、暂态故障保护控制的三态控制，保证微电网的稳定运行。独立微电网三态控制系统结构图如2所示。独立微电网控制体系整体分为三层：第一层是主站调度层；第二层是集中控制层；第三层则是就地控制层。三层控制体系最大程度地实现了信息共享。微电网主站调度层由前置、应用、历史数据服务器、外部系统接口服务器及相关工作站等组成，负责完成微电网常规的经济优化调度。主要包括：分布式电源出力与负荷预测、分布式发电功率平滑控制、主电源快速切换控制、快速能量平衡控制、电网经济优化运行等。微电网集中控制层由电网集中保护控制器、动态稳定控制器、模式切换器，光纤交换机等组成，负责完成微电网系统动态功率扰动控制及集中式故障保护等。主要包括：电网集中式差动保护、电网并离网过渡状态控制、电网扰动快速动态稳定控制等。微电网可借助该控制层，完成对整个电网的数据采集，状态监控。电网就地控制层由电网智能终端、CT与PT采集单元、分布式电源逆变设备等组成，负责完成数据的采集、设备的本地保护与控制。主要包括：馈线量测高精度快速采集、馈线故障保护、分布式电源并网逆变设备监控、分布式电源MPPT控制、分布式电源电网调度模式、PCS工作模式切换控制、储能(磷酸铁锂、铅酸等)与超级电容储能混合接入控制等。
3微电网控制及运行采用的关键技术
3.1基于IEC61850标准的微电网通信技术
微电网的运行和管理模式更加依赖于信息的采集与传输，设备的响应特性对通信的实时性与可靠性要求更高，通信系统是微电网运行控制与管理的基础环节[5]。微电网系统是建立在IEC61850通信技术规约基础之上，全网依照分层分布式来实现微电网智能电气设备间的信息共享和互动操作。主站调度层与集中控制层及就地控制层保护测控等设备均采用IEC61850-8-1（即MMS）通信协议。集中控制层与就地控制层采用IEC61850-9-2（即SV）通信协议。集中控制层与就地控制层终端单元采用GOOSE通信协议。主站调度层采用SNTP对时协议，集中控制层与就地控制层设备采用IEEE1588对时协议。集中控制层与就地控制层通讯组网采用支持GOOSE、SV、IEEE1588数据传输的快速光纤网络，主站调度层与配电网就地控制层及远距离的光伏逆变器通讯组网可采用基于EPON技术的无源光纤网络，主站调度层与集中控制层、站内及分布式发电就地控制层通讯组网采用61850-8-1工业级以太网。IEC61850标准是迄今为止最完善的变电站自动化标准，在智能变电站已广泛使用。微电网系统应用IEC61850标准可大幅度改善信息技术和自动化技术的设备数据集成，减少工程量、现场验收、运行、监视、诊断和维护等费用，节约大量时间，增加了运行控制系统使用期间的灵活性。
3.2快速响应的动态稳定控制
微电网动态稳定控制主要包括频率扰动稳定控制、电压扰动稳定控制。微电网中运行电源备用容量小，可参与一次调整的调速器、二次调整的调频器能力不够，系统因分布式电源出力与负荷变化造成的动态扰动对微电网稳定威胁很大，要求对微电网系统电压、频率进行快速、实时调整。频率变化动态稳定控制是针对分布式电源出力变化或负荷变化、投切引起的频率波动，通过储能的充放电、减载切机等方式调节频率，使其恢复到合理范围内。依据频率动态特性，微电网频率稳定级别划分为四个区域，如图3所示。图3中A区域为频率正常运行区域，D区域为频率崩溃区域，A区域和D区域都属于不可控制的范畴。动态稳定控制策略主要针对B区域和C区域，可通过电网的仿真分析定义该区域范围。针对B、C区域，应用下垂控制方法，根据计算的有功功率缺额，通过储能的能量存储或释放（B区域）、切机或减载（C区域），抑制电网频率波动。电压变化动态稳定控制是针对分布式电源出力变化或负荷变化、投切引起的电压波动，通过储能的充放电、减载切机等方式调节电压，使其恢复到合理范围内。电压稳定控制同系统频率稳定控制相似，也是采用分区控制，如图4所示。同系统频率稳定控制相似，B区域和C区域属于可控制的范畴，动态稳定控制策略也是针对这两个区域，可通过电网的仿真分析定义该区域范围。针对B、C区域，应用下垂控制方法，根据计算的无功功率缺额，通过调节储能无功功率大小、切机或减载，抑制电网电压波动。
3.3能量管理与稳定控制
微电网能量管理与控制系统是微电网运行管理的核心，用于部署SCADA系统及能量管理系统服务、实时库、历史库、监控界面等，实现微电网内部监控和能量管理。微网能量管理系统对整个系统中分布式电源、负荷、储能进行综合分析，基于系统稳定、优化运行目的进行系统自动控制，包括系统的自动发电控制、自动电压无功控制、荷源互动控制、主电源切换控制、储能充放电自动控制、超短期发电/用电预测等等，其控制甚至包括基于快速数据采集与控制的系统动态稳定控制器（实现借助储能充放电实现系统一次调频、低频减载、高频切机等功能）。微电网能量管理与控制模型如图5所示。
4微电网工程应用
微电网可以看做是小型的电力系统，具备完整的发、输、配电功能，可以实现局部的功能平衡与能量优化，它可以满足一片电力负荷聚集区的能量需要[6]。图6为国网智能电网研究院楼顶光伏发电、储能联合微电网系统一次接线图。该系统由三个部分组成，依次为900kWp光伏发电系统，磷酸铁锂储能系统及微电网管理系统。系统实现功能如下：（1）微电网部分信息转发至中央展示系统，实现调度层的控制。实现微电网与配网的协调优化运行；（2）系统正常运行时900kW光伏发电接入到倒班宿舍的低压配电室；实现倒班宿舍低压配电室微电网系统零功率交换。（3）A、B组团楼顶共800kW，选择其中600kW光伏发电，实现主楼配电室低压母线与倒班宿舍楼配电室并网点的自动切换。本文来自于《电力系统保护与控制》杂志。电力系统保护与控制杂志简介详见
作者：张新昌 单位：许继电气股份有限公司
相关专题：60只蚊子写作文 测颜龄的app叫什么
