微網分層控制技術

背景

微電網是包括汽茅朽分散式電源、儲能裝置、能量變換裝置、負荷、保護裝置集中而成的小型系統川。微電網主要有2種套用模式:直流微電網和交流微電網。這2種微電網運行模式的特有結構使其具有某些特有的功能，針對其結構和功能，世界上很多國家己經提出了很多不同的微電網管理架構。微射厚阿電網中的分散式電源通過電力電子設備接入配電系統，其主要設備為逆變器，其控制策略可分成PQ控制和V/f控制等。微電網的運行方式包括孤島運行方式和併網運嚷料蒸行方式。在孤島運行方式中，微電網通常採用V/f控制方法，這種控制方法要求微電網必須確保自身的電壓和頻率在規定範圍，以及有功功率和無功功率的平衡。在併網運行方式中，微電網的穩定主要取決於主網，微電網通常採用PQ控制方法，所發出的有功功率和無功功率需滿足微電網自身的要求；與此同時，微電網也能與主網估槳相互傳輸功率。微電網的控制策略研究可以分為：主從控制、集中控制、分散控制、分層控制和下垂控制等。分層控制主要包括三層，第一層為分散式電源和負荷控制，第二層為在第一層控制信號基礎上的頻率和電壓幅值控制，第三層為微電網功率和主網功率控制。

分層控制特點

為了對複雜系統進行完善的管理和控制就必須對這些系統所具有的分層結構有意識地加以利用，因為要一舉設計一個巨大的系統是很困難的。一般來說，多數分層方式是根據系統的物理結構來進行分層的。但也可以根據控制的複雜程度和控制目的，把控制過程從功能上進行分層，控制系統看作是由這些功能聯繫起來構成的。

分層控制有以下鮮明的特點：

（1）當控制系統發生局部故障時，分層結構可有效地對故障進行隔離，將故障影響限制在局部範圍內，這樣就更易於保證整個系統的可靠性。

（2）)對於經常變更和擴大控制對象的大規模系統，如果把它作為子系統的集合來看時，則容易應對局部系統的變更和擴大，因此分層控制結構具有適應系統發展的靈活性。

（3）各子店凳埋企系統為達到其控制目的可能會出現互相排斥或矛盾的情況，必須對各子系統及其功能進行統籌和協調。

（4）若分層系統層次過多，會造成處理時間產生延遲，影響整個系統運行效率。

主流的微電網容量相對較小，但電源種類較多，間歇性能源比例較高。利用分層控制結構在不同的時間尺度上分別實現電氣量控制、電能質量調節以及經濟運行控制，有助於實現微電網的標準化。外國一些學者將不同層次上的微電網控制定義為：初級控制、二級控制以及三級控制。

分層控制結構

微電網的分層控制可分為3層。每層控制的主要功能如下:第一層控制為最低的控制層，一般採用下垂控制方法，底層控制包括分散式電源和負荷控制，通過控制DG的逆變器來提供有功功率和無功功率，實現分配DG的功率與負荷均衡並達到功率分配最最佳化。第二層控制是通過第一層所傳送出的控制信號來調控逆變器的輸出頻率和電壓幅值，實現功率的平衡和主電網系統的穩定。與此同時，第二層控制能夠確保微電網和主電網之間的同步，最大限度地減少影響微電網系統穩定性的因素。第三層控制的功能為調控微電網和主電網的功率流動方向，以確保微電網運行的穩定性和經濟性。圖1、圖2分別是分層控制結構圖和第一層控制結構圖。