微电网运行与控制3..讲课稿
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微电网运行与控制技术-3
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四、微电网中的继电保护
微电网接入对配电网继电保护的影响
瞬时速断、时限速断、定时限过电流保护组合构成的保护装置。
瞬时速断、时限速断作为线路的的主保护，定时过流保护作为线路的后备保护。
三段式电流保护各段保护范围及时限的配合
L1首端故障， L1的三段保护均启动，速断保护动作。 L1末端故障， L1的时限速断、定时过流保护均启动，时限速断保护动作。 L2首端故障， L1定时过流保护启动， L2的三段保护均启动， L2速断保护动作。
四、微电网中的继电保护
微电网接入对配电网继电保护的影响
孤岛和重合闸
下图为微电网重新并联到大电网的自动重合闸过程。假设微电网孤岛运行时，分布式电源提供的 功率小于负荷功率，因此微电网的频率下降。
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四、微电网中的继电保护
微电网接入对配电网继电保护的影响
其他方面的问题
微电网保护还涉及一些其它的问题。这些问题通常是常规电力系统保护的一些共性问题。主要为 铁磁谐振和接地问题。 当电力系统发生故障时，可能产生铁磁谐振，从而损坏系统中的变压器和其他电气设备。 例如当电缆发生故障时通常为永久性的，可采用快速熔断器作为过电流保护。由于三相系统中的 熔断器各相可能不能同时动作，将出现变压器短时间内处于两相工作状态。电缆的等值电容与变 压器电抗串联，可能满足谐振条件，引起瞬时过电压和过电流。 微电网中分布式电源多处接地可能使得故障发生时形成不同路径的电流通路。 如果分布式电源通过Dyn接线的变压器接地，当线路发生接地短路故障时，故障电流不仅从故障 点流向系统中的主变压器，而且将流向分布式电源所接的变压器。
DG不同接入位置的影响作用
DG在馈线中间接入，相邻线路feeder line2上k1点发生故障，故障电流可能由DG流向故障点， 造成feeder line 1上的保护1误动作；在feeder line1的k2点发生故障时，由于DG的助增作用 ，保护3的灵敏度降低，可能拒动，需要重新计算保护1的分支系数。由于DG的接入，保护2需要 最大允运行方式整定。
微电网的运行控制与能量管理研究
微电网的运行控制与能量管理研究
1. 引言
1.1 研究背景与意义
1.2 研究目的与内容概括
1.3 研究方法与论文结构安排
2. 微电网概述
2.1 微电网的定义与特点
2.2 微电网的分类与组成
2.3 微电网的运行特点与挑战
3. 微电网运行控制技术
3.1 微电网运行控制的基本原理
3.2 微电网运行控制的关键技术
3.2.1 能量管理与优化
3.2.2 智能感知与监控
3.2.3 策略与算法设计
3.2.4 高效互联与通信
4. 微电网能量管理研究
4.1 微电网能量管理的基本概念
4.2 微电网能量管理的目标与要求
4.3 微电网能量管理的方法与实践
4.3.1 负荷预测与计划
4.3.2 分布式能源管理
4.3.3 储能系统的调度与控制
4.3.4 多能互补与协同运行
5. 微电网运行控制与能量管理的应用与案例研究
5.1 微电网在城市环境中的应用
5.2 微电网在农村地区中的应用
5.3 微电网在工业园区中的应用
5.4 微电网在离岛或孤立地区中的应用
6. 微电网运行控制与能量管理的展望与挑战
6.1 微电网发展的趋势与前景
6.2 微电网运行控制与能量管理的挑战
6.3 未来研究方向与重点
7. 结论
以上只是对论文正文的大致分章，具体内容仍需要您根据您的研究和论文结构进行补充。
希望以上提供的框架能对您撰写论文有所帮助。
微电网能量管理与控制策略ppt课件
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP 管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
谢谢！
一、我国微电网的发展方向
对内：有效接纳分布式电源
包容性 对外：与大电网兼容并提高辅助增值服务
技术上：包容发配用等多方面的先进电力技术
灵活性
可控，灵活调度，可作为备用电源 运行模式切换灵活
定制性
通过对负荷分级，实现分级供电 满足不同用户的多种供电需求
经济性
有利于微网用户的利益 有利于微网建设商的利益
自治性
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP 管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
三、单个微电网控制策略
对于输出功率随机的电源，一般需要采用PQ控制，达到能 源最大利用率。
对于功率可调的电源，控制比较容易，可以实现V/f的调 整和控制，可用于保证微电网频率和电压的稳定性。
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP 管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
一、微电网的发展目的
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP 管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
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三、微电网控制策略
所有的控制方法都应当满足下列要求： 1、新的微电源的接入不对大系统造成威胁; 2、能够自主的选择系统运行点; 3、平滑与大电网联网或解耦; 4、对有功、无功可以根据动态的要求进行独立的 结构控制。
微电网运行与控制华北电力
PQ逆变电源：额定容量0.5MVA, 出口额定线电压0.4kV,内阻抗为 0.032欧姆，饱和电流值为1倍额定 电流，有功参考值为0.3MW和 0.1MVar
Vf逆变电源：额定容量0.5MVA,出 口额定线电压0.4kV,内阻抗为0.032 欧姆，饱和电流值为1倍额定电流
线路阻抗正负序阻抗相等： 0.253+0.072jΩ/km,零序阻抗为 1.012+j0.289Ω/km
1/25/2020 3
5.2 DG故障电流特性
• 一、传统电力系统的故障分析 • 二、典型控制策略下DG输出特性分析 • 三、DG故障电流特性分析 • 四、微电网故障电流特性分析
1/25/2020 4
一、传统电力系统的故障分析
（1）短路故障类型
危害最 大
发生频 率最高
1/25/2020 5
一、传统电力系统的故障分析
二、典型控制策略下DG输出特性分析
（1）分布式电源限流控制器
Dq坐标系控制器限流
限流公式：
1/25/2020 13
二、典型控制策略下DG输出特性分析
（2）PQ控制逆变器输出特性
PQ 控制方法
Байду номын сангаас1/25/2020 14
二、典型控制策略下DG输出特性分析
（2）PQ控制逆变器输出特性
电网发生故障时，存在两种输出状态 1)正序电流未达到保护限值
（2）对称分量法
1/25/2020 6
一、传统电力系统的故障分析
（2）对称分量法
1/25/2020 7
一、传统电力系统的故障分析
（3）三相短路分析
1/25/2020 8
一、传统电力系统的故障分析
（4）单相接地短路分析
Vf逆变电源：额定容量0.5MVA,出 口额定线电压0.4kV,内阻抗为0.032 欧姆，饱和电流值为1倍额定电流
线路阻抗正负序阻抗相等： 0.253+0.072jΩ/km,零序阻抗为 1.012+j0.289Ω/km
1/25/2020 3
5.2 DG故障电流特性
• 一、传统电力系统的故障分析 • 二、典型控制策略下DG输出特性分析 • 三、DG故障电流特性分析 • 四、微电网故障电流特性分析
1/25/2020 4
一、传统电力系统的故障分析
（1）短路故障类型
危害最 大
发生频 率最高
1/25/2020 5
一、传统电力系统的故障分析
二、典型控制策略下DG输出特性分析
（1）分布式电源限流控制器
Dq坐标系控制器限流
限流公式：
1/25/2020 13
二、典型控制策略下DG输出特性分析
（2）PQ控制逆变器输出特性
PQ 控制方法
Байду номын сангаас1/25/2020 14
二、典型控制策略下DG输出特性分析
（2）PQ控制逆变器输出特性
电网发生故障时，存在两种输出状态 1)正序电流未达到保护限值
（2）对称分量法
1/25/2020 6
一、传统电力系统的故障分析
（2）对称分量法
1/25/2020 7
一、传统电力系统的故障分析
（3）三相短路分析
1/25/2020 8
一、传统电力系统的故障分析
（4）单相接地短路分析
第四章 微电网运行与控制技术
4.1 微电网自动控制结构与体系
4.1.1 微电网的经典结构与控制目标 1、经典微电网的基本结构 如图4.1所示，它由微电源、储能装置和电/热 负荷构成，并联在低压配电网中。微电源接入 负荷附近，很大的减少了线路损耗，增强了重 要负荷抵御来自主电网故障的影响的能力。微 电源具有“即插即用”的特性，通过电力电子 接口实现并网运行和孤岛运行方式下的控制、 测量和保护功能，这些功能有助于实现微电网 两种运行方式间的无缝切换。
P
Q
ref
u d id u q iq u d id
u d id u q iq u d id
（4-1）
ref
通过式（4-1）计算得到dq轴的电流值，把它 作为电流环参考值，与实际的电流值做差， 然后通过PI控制器。得到滤波电感参数后，设 置dq轴电压参考分量，通过Park反变换，得 到三相交流分量，通过PWM输出给逆变器。
如图4.4所示Droop控制有功-频率（P-f）和 无功-电压（Q-U）呈线性关系，当微电源输 出有功、无功增加时，运行点由A点移动到 B点，达到一个新的稳定运行状态，该控制 方法不需要各微源之间通信联系就可以实 施控制，所以一般采取对微电源接口逆变 器控制。
图4.4 频率、电压下垂特性
4.2 微电网的逆变器控制
在大电网发生故障或其电能质量不符合标准情 况时，微电网可以孤网运行，保证微电网自身 和大电网的正常运行，从而提高供电安全性和 可靠性。因此孤网运行时微电网最重要的能力， 而实现这一性能的关键技术是微电网与主电网 之间的电力电子接口处的控制环节—静态开关。 该静态开关可实现在接口处灵活控制的接受和 输送电能。从大电网的角度看，微电网相当于 负荷，是一个可控的整体单元。另一方面，对 用户来说，微电网是一个独立自治的电力系统， 它可以满足不同用户对电能质量和可靠性的要 求。
电力系统规划设计-微网运行与控制
接上篇：电力系统规划设计-新能源并网微电网，现在无疑是比较前沿的内容，国内这块与国外相比有一些差距。
参与做过一些微电网规划，比如三沙岛的，也参观过一些实验室的微电网模型，许继的示范项目，试着总结一二。
一、微电网概述首先说说分布式能源和微电网的区别吧。
分布式能源（DER）：一般定义为包括分布式发电（DG）、储能装置（ES）和与公共电网相连的系统。
其中DG是指满足终端用户的特殊需求，接在用户侧的小型发电系统，主要有内燃机，微型燃气轮机、燃料电池、太阳能、风能等发电系统。
分布式能源有很多优点，比如可实现能源综合梯级利用，弥补大电网稳定性方面不足，环境友好等，但是它的最本质缺点在于不可控和随机波动性，从而造成高渗透率下对电网稳定的负面影响。
所以，分布式能源和微电网的本质区别就在于前者不可控，后者可控。
微电网（MG）把分布式发电、储能装置、负荷通过控制系统协调控制，形成单一可控单元，直接接在用户侧，优点是非常明显的。
微电网的控制模式和策略是里面的关键部分，无论是系统级的主从、对等和综合性控制模式，还是逆变器级的P/Q、U/f、下垂控制，乃至和储能相结合的控制方式，都是微电网的核心部分。
而这些，在分布式能源系统里面是不会涉及的。
所以说，很多外面在搞的微网项目，特别是中国人在国外援建，都是在混淆概念，没有控制系统，其实只能叫做分布式发电（分布式能源系统都算不上）。
所以说微电网的核心在于“自治独立，协调互济”，自治独立指的是微电网具备阻断电网故障影响的能力，使微电网的孤网运行具有不失负荷或者少失负荷；协调互济指的是微电网和主网可以建立互相支援的关系。
国外这块，美国，欧盟和日本研究和应用较为领先，三者之间对于微电网的定义略有区别但不大，国内这块，学校里面天大好像还可以，示范工程许继有两个。
二、微电网的架构微电网的体系结构一般采用国际上比较成熟的三层结构（许继的示范工程也是如此）：配电网调度层、微电网集中控制层、分布式电源和负荷就地控制层。
微电网运行与控制
✓ 氧化炭的排放将减少； ✓ 大型电厂排放到环境中的废热所引起的环境问题将减小。 ➢ 热能通常以蒸汽或热水的形式出现，不易实现经济的远距离 输送 。 ➢ 与大规模CHP系统相比，微电网具有下述两个显著的优点： ✓ 热能的生产可与用户靠的很近； ✓ 微电网中单一机组产生的热能非常小，因此可与用户热能
需求进行灵活的匹配。
2020年4月15日星期三
7－2
§1-1 引言
三、微电网与集成分布式发电系统的区别
➢ 集成的分布式发电系统，传统的方法主要考虑少量的微型分
布式发电系统对电力系统的影响。
✓ IEEE P1547标准草案给出了分布式发电与电力系统互联的
标准，该标准主要考虑如果电力系统发生故障时，如何保
证并网发电机自动切机。
第一章 绪论
§1-1 引言 §1-2 微电网背景
2020年4月15日星期三
7－1
§1-1 引言
一、分布式发电系统的起源 ➢ 传统电力系统的规约和运行环境的发展变化 ➢ 小型发电系统如微型涡轮发电机组、燃料电池、光伏发电系
统和生物燃料发电系统等的涌现 ➢ 分布式发电系统包括各种类型的小型发电机、能量存贮系统、
7－5
§1-2 微电网背景
2.燃料电池
➢ 燃料电池效率高，污染物排放低，但目前价格较高。
➢ 主要的燃料电池有：磷酸盐燃料电池、高温固体氧化物熔融
碳酸盐燃料、低温质子交换膜(PEM)燃料电池等。
➢ 燃料电池效率高，与内燃发动Fra bibliotek结合具有较低的污染排放。
3.可更新能源发电
➢ 光伏发电系统
➢ 风力发电系统
微型涡轮发电机组正在开发研究中 。 ➢ 微型涡轮发动机为简单的单轴机械装置，具有螺旋桨轴承，
需求进行灵活的匹配。
2020年4月15日星期三
7－2
§1-1 引言
三、微电网与集成分布式发电系统的区别
➢ 集成的分布式发电系统，传统的方法主要考虑少量的微型分
布式发电系统对电力系统的影响。
✓ IEEE P1547标准草案给出了分布式发电与电力系统互联的
标准，该标准主要考虑如果电力系统发生故障时，如何保
证并网发电机自动切机。
第一章 绪论
§1-1 引言 §1-2 微电网背景
2020年4月15日星期三
7－1
§1-1 引言
一、分布式发电系统的起源 ➢ 传统电力系统的规约和运行环境的发展变化 ➢ 小型发电系统如微型涡轮发电机组、燃料电池、光伏发电系
统和生物燃料发电系统等的涌现 ➢ 分布式发电系统包括各种类型的小型发电机、能量存贮系统、
7－5
§1-2 微电网背景
2.燃料电池
➢ 燃料电池效率高，污染物排放低，但目前价格较高。
➢ 主要的燃料电池有：磷酸盐燃料电池、高温固体氧化物熔融
碳酸盐燃料、低温质子交换膜(PEM)燃料电池等。
➢ 燃料电池效率高，与内燃发动Fra bibliotek结合具有较低的污染排放。
3.可更新能源发电
➢ 光伏发电系统
➢ 风力发电系统
微型涡轮发电机组正在开发研究中 。 ➢ 微型涡轮发动机为简单的单轴机械装置，具有螺旋桨轴承，
微电网运行与控制3
微电网的结构和组成
电源：分布式电源，如光伏、 风电等
储能装置：电池储能、超级电 容储能等
负荷：工业、商业和居民用电 负荷
控制系统：用于监控和控制微 电网的运行
微电网的特点和优势
独立性：微电网能够独立运行，不受大电网故障的影响。 高效性：微电网能够实现能源的优化配置，提高能源利用效率。 灵活性：微电网能够根据用户需求进行灵活调整，满足多种场景的应用需求。 环保性：微电网采用可再生能源，具有环保、低碳的特性，符合可持续发展要求。
独立运行方式
定义：微电网在孤岛上运行，与外部电网断开连接 特点：独立控制、自我平衡、频率稳定 适用场景：偏远地区、海岛等 优势：提高能源利用效率、减少对外部电网的依赖
切换运行方式
并网运行：微电网与 大电网相连，利用大 电网作为备用电源， 实现电能的互补。
孤网运行：微电网断 开与大电网的连接， 独立运行，通常在紧 急情况下使用。
优化运行的目标： 降低运行成本，提 高经济效益
关键技术：需求响 应管理、储能技术、 智能调度等
优化策略：根据实 时电价、用户需求 等因素进行动态调 整
经济效益：提高能 源利用效率，减少 对传统电网的依赖 ，降低能源费用
微电网的可靠性分析
微电网的可靠性评估方法 微电网的可靠性影响因素 提高微电网可靠性的措施 微电网可靠性分析的实际应用
添加标题
添加标题
添加标题
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技术创新：微电网技术不断创新， 将进一步提高能源利用效率和系统 稳定性。
应用领域拓展：微电网不仅应用于 居民和商业领域，还将逐渐拓展到 工业和交通领域。
汇报人：
微电网在可再生能源利用方面的作用
整合可再生能源：微电网能够将多种可再生能源整合到一个系统中，实现能源的优化配置和利 用。
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（一） 主从控制
以中心控制器作为主控制单元
上层中心控制器 根据分布式电源原动 机的输出功率和微网 内的负荷需求变化调 节底层分布式电源控 制器的稳态设置点和 切联负荷。
微网内供需平衡 动态调节依靠底层分 布式电源控制器来完 成。底层的分布式电 源控制器可以采用主 从控制也可采用对等 控制。
6/20/2020 19
6/20/2020 11
3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
恒功率控制
控制目的是使分布式电源输出的有功功率和无功功率等于其参考功率。
有功功率控制器调整频率下垂特性曲线使分布式电源输出的有功功率始终维持在参考 值附近；无功功率控制器则调整电压下垂特性曲线使无功功率也维持在相应 的参考值附近。
6/20/2020 12
（二） 对等控制 1、分层协调控制 2、自治协调控制
6/20/2020 9
3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
主从控制就是微网的控制系统中存在某一个控制器为主控制 器，其余为从控制器，主从控制器之间一般需要通信联系， 且从控制器服从主控制器。
以分布式电源作为主控制器 以中心控制器作为主控制器
微电网运行与控制3..
第三章 微电网基本控制方法
3.1 微电网的运行状态 3.2 微电网控制方式
6/20/2020 2
3.1微电网运行状态
并网运行状态 离网运行状态 并网→离网状态 离网→并网状态 故障/检修状态 大电网直供负荷状态
正常状态 过渡状态
非正常状态状态
6/20/2020 4
3.1 微电网运行状态
• 并网状态 运行于联网模式时，母线电压频率和负载由大电网支撑。 微网一般被要求控制为一个“好公民”或者“模范公民”。 作为“好公民”时，微网在与配电网连接时需满足配电网 的接口要求，同时不参与主电网的操作。此时，微网应能 实现减少电能短缺、提高当地电压质量和不造成电能质量 的恶化等目标。 作为“模范公民”时，要求微网能为大电网提供一些辅助 操作，例如：参与大电网的电压和频率调节，参与维持整 个电网稳定运行，提高故障承受能力等等
恒功率控制
6/20/2020 14
3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
• V/f 控制方法1
分布式电源不管系统负荷功率如何变化，其端口输出的电压和频率一直维持恒定 当负荷需求量小于发电量时，主单元吸收剩余电能； 负荷需求量大于发电量时，主单元则提供更多电能；
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3.2、微电网控制方式
6/20/2020 5
3.1 微电网运行状态
• 离网状态 • 运行于孤岛模式时，微网必须能维持自己的电压和频率。
在传统电网中，频率能通过大型发电厂内拥有大惯性的发 电机来维持，电压通过调节无功功率来维持。在微网中， 由于采用大量电力电子设备作为接口，其系统惯性小或无 惯性、过载能力差、以及采用可再生能源发电的分布式电 源输出电能的间歇性和负载功率的多变性增加了微网频率 和电压控制的难度。而且配电网线路阻抗呈阻性，使电压 不仅与无功功率有关也与有功功率有关，控制电压需要通 过控制有功和无功功率两个方面来完成。
（一） 主从控制
主单元相当于无穷大母线；在动态过程中，由于这种方法使用锁相环（PLL）检测 系统频率作为逆变器频率的参考输入，所以采用这种控制方法电压的幅值在动态程 中变化更小。
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3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
恒功率控制 当系统频率为 50Hz、分布式电源的端口电压为额定值， 分布式电源运行在 B 点，输出的有功功率和无功功率分为 Pref、Qref； 当系统的频率增加，且分布式电源的端口电压幅值增大， 此时分布式电源运行点将由 B点向 A 点移动，输出的有功 和无功依然为 Pref、Qref； 当系统的频率减小，且分布式电源的端口电压幅值减小， 分布式电源运行点将由 B 点向 C 点移动，输出的有功和 无功依然为 Pref、Qref； 该控制方法需要系统中有维持电压和频率的分布 式电源或电网
3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
• V/f 控制
V/f控制原理 分布式电源输出的有功功率从 P1变化到 P3，无功功率从 Q1 变化到 Q3，其输出的频率始终为 50Hz，电压幅值为额定值。
基本思想：输出电压的幅值和频率一直维持不变
6/20/2020 13
3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
6/20/2020 17
3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
以中心控制器作为主控制单元
上层管理系统管理底层多个分布式电源和各类负荷的一种控制方法 ，所以底层分布式电源与上层管理系统之间亦需要通信联系。但是这 种通信联系是弱联系，即使短时间通信失败，微网仍能正常运行。
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3.2、微电网控制方式
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3.1 微电网运行状态
• 切换状态 微网运行在两种模式之间切换的暂态时，维持微网稳定
是其最主要的问题。 如果微网在联网运行时吸收或输出功率到电网，当微网
突然从联网模式切换到孤岛模式时，微网产生的电能和负 荷需求之间的不平衡将会导致系统不稳定，此时设计合理 微网结构和采用恰当的控制方法是非常重要的。
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3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
• 以分布式电源作为主控制器
微网底层分布式电源的控制是一种主从控制结构。由于这种主从控制存在于分布 式电源层，所以其通信联系是强联系，一旦通信失败，微网将无法正常工作。 主单元分布式控制策略
联网运行时微网中所有分布式电源采用PQ控制，即微网不参与系统频率调节， 只输出指定的有功和无功功率； 在孤岛运行时主单元采用 V/f 控制维持系统的电压和频率恒定。
当微网从孤岛模式重连到大电网，如何与电网同步是其 主要问题。目前，储能装置对缺少惯性的微网是维持其暂 态能量平衡的必要元件。
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第三章 微电网基本控制方法
3.1 微电网的运行状态 3.2 微电网控制方式
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3.2、微电网控制方式
（一）主从控制 1、以分布式电源作为主控制器 2、以中心控制器作为主控制器
以中心控制器作为主控制单元
上层中心控制器 根据分布式电源原动 机的输出功率和微网 内的负荷需求变化调 节底层分布式电源控 制器的稳态设置点和 切联负荷。
微网内供需平衡 动态调节依靠底层分 布式电源控制器来完 成。底层的分布式电 源控制器可以采用主 从控制也可采用对等 控制。
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3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
恒功率控制
控制目的是使分布式电源输出的有功功率和无功功率等于其参考功率。
有功功率控制器调整频率下垂特性曲线使分布式电源输出的有功功率始终维持在参考 值附近；无功功率控制器则调整电压下垂特性曲线使无功功率也维持在相应 的参考值附近。
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（二） 对等控制 1、分层协调控制 2、自治协调控制
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3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
主从控制就是微网的控制系统中存在某一个控制器为主控制 器，其余为从控制器，主从控制器之间一般需要通信联系， 且从控制器服从主控制器。
以分布式电源作为主控制器 以中心控制器作为主控制器
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第三章 微电网基本控制方法
3.1 微电网的运行状态 3.2 微电网控制方式
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3.1微电网运行状态
并网运行状态 离网运行状态 并网→离网状态 离网→并网状态 故障/检修状态 大电网直供负荷状态
正常状态 过渡状态
非正常状态状态
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3.1 微电网运行状态
• 并网状态 运行于联网模式时，母线电压频率和负载由大电网支撑。 微网一般被要求控制为一个“好公民”或者“模范公民”。 作为“好公民”时，微网在与配电网连接时需满足配电网 的接口要求，同时不参与主电网的操作。此时，微网应能 实现减少电能短缺、提高当地电压质量和不造成电能质量 的恶化等目标。 作为“模范公民”时，要求微网能为大电网提供一些辅助 操作，例如：参与大电网的电压和频率调节，参与维持整 个电网稳定运行，提高故障承受能力等等
恒功率控制
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3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
• V/f 控制方法1
分布式电源不管系统负荷功率如何变化，其端口输出的电压和频率一直维持恒定 当负荷需求量小于发电量时，主单元吸收剩余电能； 负荷需求量大于发电量时，主单元则提供更多电能；
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3.2、微电网控制方式
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3.1 微电网运行状态
• 离网状态 • 运行于孤岛模式时，微网必须能维持自己的电压和频率。
在传统电网中，频率能通过大型发电厂内拥有大惯性的发 电机来维持，电压通过调节无功功率来维持。在微网中， 由于采用大量电力电子设备作为接口，其系统惯性小或无 惯性、过载能力差、以及采用可再生能源发电的分布式电 源输出电能的间歇性和负载功率的多变性增加了微网频率 和电压控制的难度。而且配电网线路阻抗呈阻性，使电压 不仅与无功功率有关也与有功功率有关，控制电压需要通 过控制有功和无功功率两个方面来完成。
（一） 主从控制
主单元相当于无穷大母线；在动态过程中，由于这种方法使用锁相环（PLL）检测 系统频率作为逆变器频率的参考输入，所以采用这种控制方法电压的幅值在动态程 中变化更小。
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3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
恒功率控制 当系统频率为 50Hz、分布式电源的端口电压为额定值， 分布式电源运行在 B 点，输出的有功功率和无功功率分为 Pref、Qref； 当系统的频率增加，且分布式电源的端口电压幅值增大， 此时分布式电源运行点将由 B点向 A 点移动，输出的有功 和无功依然为 Pref、Qref； 当系统的频率减小，且分布式电源的端口电压幅值减小， 分布式电源运行点将由 B 点向 C 点移动，输出的有功和 无功依然为 Pref、Qref； 该控制方法需要系统中有维持电压和频率的分布 式电源或电网
3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
• V/f 控制
V/f控制原理 分布式电源输出的有功功率从 P1变化到 P3，无功功率从 Q1 变化到 Q3，其输出的频率始终为 50Hz，电压幅值为额定值。
基本思想：输出电压的幅值和频率一直维持不变
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3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
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3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
以中心控制器作为主控制单元
上层管理系统管理底层多个分布式电源和各类负荷的一种控制方法 ，所以底层分布式电源与上层管理系统之间亦需要通信联系。但是这 种通信联系是弱联系，即使短时间通信失败，微网仍能正常运行。
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3.2、微电网控制方式
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3.1 微电网运行状态
• 切换状态 微网运行在两种模式之间切换的暂态时，维持微网稳定
是其最主要的问题。 如果微网在联网运行时吸收或输出功率到电网，当微网
突然从联网模式切换到孤岛模式时，微网产生的电能和负 荷需求之间的不平衡将会导致系统不稳定，此时设计合理 微网结构和采用恰当的控制方法是非常重要的。
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3.2、微电网控制方式
（一） 主从控制
• 以分布式电源作为主控制器
微网底层分布式电源的控制是一种主从控制结构。由于这种主从控制存在于分布 式电源层，所以其通信联系是强联系，一旦通信失败，微网将无法正常工作。 主单元分布式控制策略
联网运行时微网中所有分布式电源采用PQ控制，即微网不参与系统频率调节， 只输出指定的有功和无功功率； 在孤岛运行时主单元采用 V/f 控制维持系统的电压和频率恒定。
当微网从孤岛模式重连到大电网，如何与电网同步是其 主要问题。目前，储能装置对缺少惯性的微网是维持其暂 态能量平衡的必要元件。
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第三章 微电网基本控制方法
3.1 微电网的运行状态 3.2 微电网控制方式
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3.2、微电网控制方式
（一）主从控制 1、以分布式电源作为主控制器 2、以中心控制器作为主控制器