吴亦昊 孙俊敏
中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司 福建省 福州市 350003
摘要：对于微电网来讲是将各种分布式微型电源、负荷单元、储能单元以及控制设备结合起来，构成协调运行的新型有机电源接入系统，为解决新能源及可再生能源分布式发电无缝接入大电网提供了技术路径。微电网作为新型电源接入系统，其实是一种高效的“网中网”能源利用形式，既能并网运行，也可以孤网运行。微电网由于受到发电方式和容量的限制，分布式电源以交直流变流器并网的集中式控制方式为主，虽然具有较快的调节、响应速度，但受通信带宽和低可靠性的约束，如何使分布式电源在微电网中实现即插即用成为研究人员关注的热点问题。在交直流混合微电网群由孤网转并网、并网切换到孤网的多级控制过程中，维持系统电压稳定性微电网可靠运行的关键问题。另外，考虑系统功率平衡的约束，兼顾发电、储能单元运行成本最低目标，探索分布式微电网最优能量管理模式非常有必要。针对上述提到的微电网高效运行中亟待解决的问题，国内学者就微电网的分散协调、系统稳定性、经济调度等方面的控制策略作了大量研究。
关键词：微电网；控制策略；分布式；多智能体系统
引言
不同于普通的配电网，微电网涉及源、网、荷、储等多方面，其规划、设计要从多个角度全面衡量，要实现各类能源的充分利用与全面开发与优化配置，可以说微电网的规划相对复杂化、多元化，随着微电网应用规模的持续扩大，微电网系统的规划设计方式也应逐渐朝着完善方向发展。
1、微电网系统的特征与分类
随着社会经济的发展，电力供应任务日益繁重，电网得到了大规模地建设与拓展，对此如何提高供电质量、缩小供电距离、确保安全、稳定、持续地供电，正在逐渐变成电力企业急切面对的关键问题，对此可以尝试微电网系统的应用，不仅可以控制分布式控制器的使用，排除其弊端，也能提高对电网的控制水平，特别是微电网的暂态控制，能够借助就地控制器、分布式电源等来达到高效控制的目的，以此来优化电网的安全水平。目前微电网通常包括交流微电网、直流微电网以及交直混合微电网等，按电压等级分主要为中压配电支线微电网和低压微电网。其中低压微电网整体规模小，通常适合于电力或能源用户。而直流微电网相比交流微电网则具有更为高效接纳分布式新能源和储能负荷供电的优势。
微电网系统的规划优化设计是整个微电网系统建设的核心技术，其系统的规划水平直接影响到微电网是否能够安全、平稳、高效地运行，从而极大地影响到相关用户的安全、可持续发展。和以往的电网建设对比起来，微电网系统实际工作过程相对复杂，具体包括多种能源形式、能源调度等。如果微电网系统的规划与设计难以达到规定的标准和规范，既影响到微电网的运行效益，更可能威胁到大电网系统的运行安全。对此必须科学地规划、分配与安排微电网容量、结构等，从而最大程度上控制其运行成本，维护电网的安全、平稳运行。
2、我国微电网的发展现状
国内对微电网的研究取得一定的进展，但与欧洲、美国及日本等由研究机构、制造商和电力公司组成的庞大研究团队相比，我国在研究力量和取得成果上仍存在较大差距。
1）缺乏统一、规范的微电网体系技术标准和规范。
国内尚无统一、规范的微电网体系技术标准和规范，很大程度上影响了微电网技术的研究和示范工程的建设。
2）电力电子技术在微电网中的应用水平不高。
微电网技术的发展与先进的电力电子技术、计算机控制技术、通信技术紧密相关。根据微电网的特殊需求，需要研究使用的电力电子技术并研制一些新型的电力电子设备。
3）微电网的保护控制技术尚不成熟。
4）投资及运维成本高。
微电网孤网运行要求配置一定容量的储能系统，储能系统建设投资成本较高。储能系统容量配置越大，效果越好，但成本越高，需要找到一个较好的平衡点，这和微电网的运行要求，峰谷电价政策等都有密切的关系。微电网监控平台及能量管理系统，投资成本高。在运维成本上，也比一般电网要高。
3、现阶段微电网系统的控制策略
3.1、微电网系统经济调度控制策略研究
微电网经济调度作为提高系统稳定性与经济性的重要环节，其经济调度和环境效益的控制与优化已经成为微电网的重要研究方向。多数研究基于多智能体系统理论，建立了多层微电网优化控制结构，分析了不同电价机制下的微电网与配电网之间的互动策略，对系统内各项经济指标、最大化经济和环境效益进行了优化。
采用分层管理的多智能体机制解决了分布式发电单元之间交互和协作问题，确定了经济调度最优竞标决策。采用多智能体模拟竞价均衡的微电网优化方法，探讨了微电网与传统大电网之间的交互路径。构建了基于多智能体的微电网联络节点电价框架，分析了电网较高自主权的竞价优化运行决策。提出基于多智能体系统分布式算法解决电力系统经济调度问题。基于多智能体理论提出了孤网运行的功率分配方法，研究了微电网功率实时经济分配策略。采用分布式算法解决微电网的瞬态供需平衡问题。这些方法能够实时了解微电网中负载与电源的运行状态信息。在基于一致性理论优化的多智能体功率经济分配方法中，事件触发机制也得到了广泛应用。基于智能体系统事件触发模型提出了微电网经济分配控制策略。采用基于事件触发的一致性算法，研究了微电网中的经济分配问题。采用协同动态智能体一致性理论，建立了微电网最优经济调度模型，解决分散式自治问题。提出基于周期性通信机制的事件触发控制方法，研究了多个混合系统中的直流微电网协调安全运行。基于上述多智能体理论的微电网性能优化过程中，每个电源都被模化为一个智能体，在此基础上，学者们提出基于层次分析法与一致性算法的综合评价方法，在考虑微电网供需平衡因素的情况下，分析了微电网电源的综合性能，并采用智能体学习算法深入研究了多类电源的调度优化策略，实现了系统多类电源的综合性能最优控制。
3.2、微电网系统的分散控制策略研究
微电网系统控制通常分为集中控制和分散控制两种主要方式。分散控制是基于无通信互连线，采用即插即用电源的分布式微电网的控制技术。随着微电网系统中“即插即用”技术的快速发展，网络控制方案对于系统的计算和通信能力提出更高要求，尤其是有干扰情况存在的微电网稳定性的控制，集中式控制策略难以满足系统动态性能的需求。采用由多个具有功能独立、通信和逻辑判断能力的智能体构成的分布式结构系统，通过知识共享、信息交互、协调或竞争，实现共同目标。多智能体系统（Multi-Agent System，MAS）具有良好的自治性和协调性，非常适合于解决动态分布的微电网能量管理问题。针对分布式电源易产生环流问题，提出了基于同步补偿的控制策略，实现分布式电源无功功率均分输出和电压稳定性，控制策略有效的保持了微电网分布电源的“即插即用”特点。基于完全分散式方法研究了分布式电源分层控制策略，优化了系统频率和功率的控制方法。为了使微电网中分布式电源的“即插即用”控制更加灵活，基于多智能体的一致性控制算法被广泛用于微电网的分散控制策略中，可实时获取网络各单元之间的信息，在即插即用控制方面获得理想效果。
结束语
可再生能源发电单元的不断接入，增加了微电网系统的复杂性，也加大了各单元系统之间的配合难度，导致微电网扰动严重，系统的能量管理、经济调度不能满足要求，使得电压质量受到严重影响。为了改善微电网系统在干扰介入时的综合性能，本文提出的策略在大扰动情况下维护全系统良好性能提供技术路径，在应用中也便于实现；也为今后深入研究微电网群系统各单元的调度及控制积累了理论数据。
参考文献：
[1]袁元,张海龙,徐光福,朱皓斌,姚宁.适用于偏远区域的一种智能化微电网系统设计[J].机械工程师,2020(09):80-83.
[2]尹聪聪,杨旭红.孤岛直流微电网的光储协调控制策略[J].上海电机学院学报,2020,23(04):194-199+206.