微電網的運行優化策略

微電網是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統。

微電網中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機組，包括微型燃氣輪機、燃料電池、光伏電池、小型風力發電機組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置。它們接在用戶側，具有成本低、電壓低以及污染小等特點。

微電網是一個可以實現自我控制、保護和管理的自治系統，它作為完整的電力系統，依靠自身的控制及管理供能實現功率平衡控制、系統運行優化、故障檢測與保護、電能質量治理等方面的功能。

微電網的控制策略

微電網分為三層控制，在離網模式下微電網常用的控制模式是主從控制和對等控制。

微電網的狀態與控制分層

微電網的主從控制和對等控制是兩種不同的控制策略，它們各自具有獨特的特點和適用場景。

主從控制模式是指在微電網中，一個或多個分布式電源或儲能裝置被設定為主控制器，負責向微電網中的其他分布式電源提供電壓和頻率參考。而其他分布式電源則作為從控制器，采取恒功率控制，根據主控制器的指令來決定自己的運行方式。

這種控制模式適用于孤島運行模式，主控制器的功率輸出需要在一定范圍內可控，并且能夠迅速跟蹤負荷的波動變化。然而，主從控制模式存在明顯的缺點，即整個系統對主控制單元的依賴性很強，如果主控制單元失控，整個系統可能也會失控。

相比之下，對等控制模式則強調微電網中各個節點之間的平等地位，它們具有相同的控制權，可以相互協作完成控制任務，而不需要一個中心控制器。

這種控制模式可以分為有通信和無通信兩種類型。在有通信的對等控制中，各個子系統之間需要保持高質量的通信，以確保微電網系統的穩定運行。而在無通信的對等控制中，各個子系統之間不需要進行通信，而是根據各自內部的狀態進行調整，這提高了系統的穩定性，并避免了信號的干擾。

關鍵技術

總體而言分布式電源類型的多樣性及微電網運行方式的復雜性使得微電網有別于傳統電力系統。下圖所示的是微電網的規劃設計、運行優化、保護控制、仿真實驗等關鍵技術。

① 規劃設計：

微電網規劃設計的目的是在對負荷需求和可再生能源資源情況進行充分分析預測的基礎上，依據特定的目標和系統約束條件，確定系統結構及設備配置，盡可能實現系統經濟性、環保性及能源利用效率等量化指標的優化。

② 運行優化：

微電網的運行優化策略由能量管理系統在已知各種運行信息的基礎上制定完成。目的是根據分布式電源出力預測、微電網內能源需求、市場信息等數據，按照不同的優化運行目標和約束條件做出決策，實時制定微電網運行調度策略，通過對分布式電源、儲能設備和負荷的靈活調度來實現系統的優化運行。

③ 保護控制：

微電網保護涉及的故障情況可分為微電網外部故障和微電網內部故障。其中，微電網內部故障在微電網并網運行和孤立運行兩種模式下，所呈現的故障特性及所采取的保護方法又有所不同，且與微電網內分布式電源的控制方式緊密相關。

審核編輯：黃飛