欧阳若苓
云谷技术（珠海）有限公司 珠海市高新区 519000
摘要：在微电网系统中常用传统下垂控制方法对多台分布式电源（ＤＧ）并联系统进行控制，不仅能减缓微电网过度依赖有线通讯，还能依靠其自身的下垂特性实现系统功率均匀分配。但由于各ＤＧ的等效输出阻抗大都呈阻感性，会导致引入耦合量，很难满足微电网系统中各ＤＧ的工作效率，导致无功功率无法精准分配，且在各ＤＧ之间产生无功环流，严重影响系统的稳定性。
关键词：含多种分布式电源；微电网；运行控制；研究
引言
分别从控制策略、系统建模、通信时延与一致性协议等方面进行阐述。首先，对目前微电网中协同控制策略进行对比分析，总结了集中控制、分散控制以及分层控制的优缺点。其次，从系统建模角度对图模型、非合作博弈模型、遗传算法、粒子群优化算法进行分析，并总结了在微电网中基于MAS的建模方法的优缺点以及对基于分布式多智能体一致性协议进行了综述。此外，无论在低带宽或高带宽通信网络中，通信时延问题都是不可避免的，它对保持具有固定时延和随机时延的通信网络的稳定性至关重要，因此文中分析了不同的时延补偿方法并比较了各自的优缺点。
1含多种分布式电源的微电网的概述
微电网是由分布式电源DG（DistributedGenerator）、功率变换器、储能装置、负载和保护装置等组成的小型发配电系统，可并网运行和孤岛运行。微电网孤岛运行时，各DG通过电力电子装置并联运行提高供电可靠性。由于微电网中各个DG的输出特性和工作特性不同，微电网孤岛运行时，保证频率稳定及负荷功率在各DG之间合理分配，对提高系统的稳定性和运行效率具有重要意义。然而，传统的下垂控制往往会使系统频率和电压产生偏差。目前，关于微电网的分层调度已有了大量的研究。分层控制的思想，利用二次控制对电压和频率进行调整，进而消除频率和电压偏差。采用一种基于虚拟阻抗的下垂控制方法。运用分层控制策略对多个时间尺度上孤立微电网频率稳定和能量进行管理。对微电网实现分层控制，提出分布式协同控制策略，解决了功率精分的问题，提高系统运行稳定性，提出利用二层控制提高功率分配的精度，引入权重系数协调各DG承担的负荷比例。提出基于有限时间一致性的分布式调度策略，提高系统的收敛速度和抗扰能力。然而，在实际网络通信过程中，由于通信设备、距离、信道噪声等原因，节点之间一般都会存在通信延迟，忽视通信延迟可能会对系统或运行的某一部分产生不利影响。提出具有通信时延的直流微电网分布式协同最优控制策略，在考虑通信延迟的基础上使系统更加稳定。提出考虑时滞影响的直流微电网的分布式有限时间多智能体控制策略。提出在不考虑通信延迟情况下，比率一致性算法会导致收敛值产生很大误差。
2分布式光伏发电系统的组成
分布式发电（DistributedGeneration），一般是指那些发电功率比较小，分散，非外送型，直接布置在用户负载周围，电能可以不用远距离输送而是直接就近消纳。分布式发电系统有：以液体或者微电网中的分布式光伏发电技术徐大明（重庆交通大学重庆市400000）气体为能源的内燃机、热电联产机组、微型燃气轮机，燃料电池，太阳能光伏发电、风力发电、生物质能发电等类别。分布式光伏发电则主要为太阳能光伏发电，分为离网式和并网式两种。离网式指的是不将电力系统并入其它电网来运行，所以离网发电系统主要由太阳能发电组件，控制器和蓄电池组成，若要为交流负载进行供电，则还需要逆变器将直流电转化为交流电。而离网发电系统的范围包括对边远地区的供电系统、太阳能路灯、通信信号电源等各种带有蓄电池等储能元件的可以独立运行的光伏发电系统。而且要求储能元件的续航能够保证3到5个阴雨天的能量供给。
3含多种分布式电源的微电网运行控制研究
3.1采用详细模型分析微网系统中电源和负荷子系统间的交互作用。
电压控制环与电流控制环带宽接近会导致高频振荡问题；介绍直流微网中风电控制参数与协调控制策略设置不当带来的稳定性问题。研究发现在主从控制模式下，微电网内控制参数发生变化时，可能在母线电压中出现高频分量。微网系统中电力电子设备换流器与端口滤波器交互作用会导致振荡问题；微源/负荷的阻抗幅值或相角突变会对直流微网稳定性产生不利影响；交流微网中分布式电源的渗透率增大或下垂系数增加会导致微网系统失稳；在多微网系统中，级联的直流换流器(DC/DCconverter)和交直流换流器（AC/DCconverter）阻抗不匹配会导致孤岛运行微网失稳。在传统下垂控制基础上，考虑节点之间的通信延迟，将改进的有限时间一致性算法应用于二次调频控制中，使微电网能够在系统发生故障或负荷投切时快速响应，维持频率稳定并保证功率合理分配，避免出现部分分布式电源功率满载现象，进而影响电源寿命。将分布式一致性算法用于下垂控制二次调频中，每个分布式电源只需从自身和邻居获取信息来更新状态，大大节省了通信设备的投资，使微电网的控制响应更及时，鲁棒性更高。最后在Matlab/Simulink平台上进行了仿真验证，仿真结果表明了本文所提分布式二次调频控制的有效性。此外，本文未涉及在系统通信丢包下对微电网优化控制的影响，这将在后续的工作中进一步研究。
3.2改善分布式光伏发电的系统的电能质量
分布式光伏发电所输出的电能形式是直流电，但是一般用户端的负载都是使用交流电的。如果想要使用光伏发电系统输出的电能，就要将直流电转换成特定频率的交流电，这样的话就要用到逆变器。但是在并网运行的条件下，逆变器在正常运行的过程中会不可避免的产生谐波以及直流分量，这样会对电网造成污染，使得电网的电能质量降低。尤其是当电网直接与用户侧的负载相连接的时候，即便是微小的谐波和直流分量也会对用户用电端口的负载造成很大的影响，使设备不能正常工作甚至损坏设备。并且当用户负载区域的感性负载数比较多的时候，在接入分布式光伏发电系统后则会出现功率因数cosφ比原来降低很多的情况，从而使得电机等感性负载难以正常运行，还会出现发热量大大增加的情况，导致感性负载设备损坏。出现这种情况的原因是因为分布式光伏发电系统基本上只能够输出有功功率，或者电网原有的无功功率补偿装置与现有的光伏发电系统不匹配所导致。所以，如果想要控制分布式光伏发电系统所输出出来的电能的质量，逆变器的输出是关键。可以通过采用可调节功率因数cosφ，能够输出三电平组串逆变器较为适宜，也可以采用并联电容器等装置来配置动态无功功率补偿，从而改善并网连接的光伏发电系统输出的电能的质量问题。
结束语
微电网拓扑结构多变、控制结构复杂、控制目标多样，因此专家学者提出了微电网分层控制理论，它是以实现每一层的分布式控制为目的，最终实现微电网有功和无功功率、频率、电压的控制，以及各个分布式电源之间的能量协调、经济调度等。同时，无论是在并网模式还是孤岛模式下微电网的运行必须满足功率平衡的要求来保证系统电压和频率的稳定。微电网是一个复杂的多目标控制系统，它显示了多重时间尺度属性，如何在不同时间尺度下处理负载功率分配问题以及调节电压、频率和电能质量的稳定性是首先需要解决的关键问题。为了恰当地应对这些问题，分层控制作为一种常见、有效的用于解决分布式电源的并网方法已得到广泛认可。
参考文献
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