智能微电网控制技术研究
智能微电网的调度与控制
智能微电网的调度与控制智能微电网是一种基于分布式能源资源和智能调度控制技术的现代化电力系统，它具有高效、可靠、环保等诸多优点。
随着社会经济的不断发展和环境问题的日益凸显，智能微电网作为一种新型的电力供应方式，正在逐渐受到人们的关注和重视。
一、智能微电网的基本概念智能微电网是指一种小规模的、近距离供电的电力系统，通常由多种分布式能源资源、能量存储设备和智能调度控制系统组成。
其主要特点包括资源多元化、供电可靠性高、环境友好等。
智能微电网的基本工作原理是利用先进的通信和控制技术，实现对电力系统中各种设备的统一调度和管理，以提高系统的运行效率和经济性。
同时，智能微电网还可以实现与主电网的互联互通，以实现电力资源的共享和优化利用。
二、智能微电网的调度与控制技术1. 电力系统的调度管理智能微电网的调度管理是指通过对各种设备的运行状态进行监测和控制，实现对电力系统的灵活调度和优化配置。
其中，智能微电网的调度管理主要包括负荷预测、发电计划、存储能量管理等内容。
在负荷预测方面，智能微电网可以通过对用户用电行为的数据分析和建模，实现对未来负荷的精确预测，从而为发电计划和设备运行提供参考依据。
而发电计划则是通过对各种发电设备的性能参数和运行条件进行分析和优化，确定最佳的发电方案，以满足用户需求和系统运行要求。
此外，存储能量管理是智能微电网调度管理的另一个重要方面。
通过合理地配置储能设备和优化其运行策略，可以实现对系统中电能的储存和释放，以提高系统的供电可靠性和经济性。
2. 智能控制技术的应用智能微电网的智能控制技术是实现对系统运行状态实时监测和控制的关键。
其中，智能微电网的智能控制技术主要包括数据采集、通信技术、控制算法等内容。
数据采集是智能微电网智能控制技术的第一步，通过对系统中各种设备的状态和性能参数进行实时采集和监测，可以为系统控制提供准确的数据支持。
通信技术则是实现各种设备之间的信息交互和协调，以实现对系统整体运行的统一调度。
电网智能化技术的研发与应用
电网智能化技术的研发与应用近年来，随着能源需求持续增长，电网已经成为了国民经济发展的重要支撑。
但同时，电网的安全、可靠性和效率都面临着挑战。
为了解决这些挑战，电网智能化技术被广泛应用和研发。
本文将讨论电网智能化技术的研发和应用。
一、电网智能化技术简介电网智能化技术是利用先进的计算机、通信、控制和信息技术实现电力系统自动化、智能化和互联互通的技术。
它是将传统的、分散的、人工操作为主的电网系统向集成化、自动化、智能化方向发展的一项技术革新。
电网智能化技术包括智能变电站、智能配电网、智能电表等技术，它们通过互联互通的网络实现全面信息化、实时监测、分布式控制、灵活运行和可靠安全。
其中，智能变电站具备实时在线监测、智能维护、智能控制等功能。
智能配电网通过远程监控和控制，实现配电设备的自动化运行、负载平衡和故障快速诊断。
智能电表可以采集电能消耗信息，为居民和企业提供更加便捷的用电管理服务。
通过这些技术的应用，电网智能化可以实现对用电设备全方位、一体化的监测与掌控，提高电力系统的安全性和效率。
二、电网智能化技术研究现状目前，全球范围内正在进行电网智能化技术研究和应用。
国外的典型案例是欧盟的“智能电网行动计划”，该计划旨在将新技术和新应用引入电力系统，提高电力系统的可靠性和效率。
国内，国家电网公司和各省电网公司也在积极推进电网智能化技术研究和应用。
近年来，中国的电网智能化技术研究重点也逐渐向“智能配电网”、“智能电表”等领域转移。
比如，国网四川省电力公司首次在华西地区实现全网智能化微电网的试运行，并在此基础上成功应用于大量的分布式光伏发电。
随着技术的不断进步，国内的电力公司也在研究智能电力设备、数据共享管理平台等核心技术，为电网智能化提供基础支撑。
三、电网智能化技术的应用电网智能化技术已经被应用于电力系统各个领域。
在电网运行方面，电网智能化技术可以实现用电设备的智能管理，例如智能配电网可以通过远程监控和管理，自动调整负载，提高电力供应能力和质量，提高电网效率。
微电网系统的协同控制方法研究
微电网系统的协同控制方法研究随着能源需求的增长和可再生能源技术的发展，微电网系统在能源供应方面扮演着重要的角色。
微电网系统是一种基于可再生能源的分布式电源系统，具备独立运行的能力，并且可以与主电网进行互联互通。
为了提高微电网系统的效率和可靠性，协同控制方法成为了一个重要的研究领域。
微电网系统的协同控制方法旨在实现微电网内部各个组件之间的协同运行，并与主电网实现无缝切换和协同运行。
具体来说，协同控制方法包括能源管理、负荷调度、电池储能优化、分布式发电控制等方面。
下面将分别介绍这些方面的研究进展。
首先，微电网系统的能源管理是协同控制方法的核心。
能源管理包括对微电网中的可再生能源、储能设备和负荷进行管理和控制，以实现能源的高效利用和供需平衡。
目前，研究者们提出了许多能源管理策略，如基于模型预测控制（MPC）、模糊逻辑控制、遗传算法等方法。
这些方法能够根据实时的能源产量和负荷需求，通过智能控制算法实现微电网内部各个组件之间的协同工作，提高能源的利用效率和供电可靠性。
其次，负荷调度是微电网系统协同控制方法的关键环节之一。
负荷调度是指根据负荷需求和能源产量情况，合理地分配和调度负荷，以实现微电网系统的供需平衡和能效优化。
为了最大限度地减少能源浪费和降低能源成本，研究者们提出了不同的负荷调度策略，如基于优先级的负荷调度、基于负荷延迟的负荷调度等。
这些方法能够根据实时的负荷需求和能源产量进行合理的调度，确保微电网系统的供电质量和经济性。
此外，电池储能优化也是微电网系统协同控制的重要研究方向。
电池储能作为微电网系统中的重要组成部分，可以存储和释放电能，为系统提供备用能源。
针对电池储能的优化问题，研究者们提出了不同的算法和控制策略，如基于模糊逻辑的电池储能优化、基于强化学习的电池储能优化等。
这些方法能够通过智能控制算法对电池储能进行优化管理，提高微电网系统的供电可靠性和稳定性。
最后，微电网系统的分布式发电控制也是协同控制方法的重要组成部分。
智能微电网研究综述
智能微电网研究综述
智能微电网是指由多个能源设备（如太阳能发电、风能发电、燃料电池等）和存储设备（如电池等）组成的微型电网系统，通过智能化控制和管理系统进行协调运行。
它具有自主运行、高效能利用、可靠性高、环保等特点，因此得到了广泛的关注和研究。
目前，智能微电网的研究主要集中在以下几个方面：
1.能源管理与优化：智能微电网需要对各种能源设备进行优化管理，以提高能源利用效率。
研究者通常采用最优控制算法、智能优化算法等方法，对系统进行动态调控，以实现电力供需平衡和能源高效利用。
2.储能设备管理：储能设备是智能微电网中重要的组成部分，能够平衡电力的供需差异，并提供储能服务。
研究者关注储能设备的优化控制策略和运行模式，以提高储能系统的性能和使用寿命。
3.智能电网技术：智能微电网需要具备智能化的控制和管理系统，以实现对各种能源设备和储能设备的监控和协调管理。
研究者致力于开发智能电网技术，包括智能监测、智能控制、智能决策等方面的研究。
4.能源互联网与智能微电网融合：能源互联网是指将能源系统与信息系统紧密结合的新一代能源系统。
研究者致力于将智能微电网与能源互联网进行融合，以实现对能源的高效利用和管理。
此外，智能微电网研究还涉及到与城市规划、建筑设计等领域的交叉研究。
研究者通过对城市能源系统的整体优化，推动智能微电网的普及和应用。
总之，智能微电网的研究借助于先进的控制和管理技术，以提高能源利用效率和电力供应质量。
随着可再生能源的不断发展和智能能源设备的成熟，智能微电网将有望在未来成为能源领域的重要发展方向。
（注：以上只是简要综述。
中国微电网技术研究及其应用现状
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研究现状
自21世纪初以来，中国政府对微电网技术给予了高度，并大力推动相关研究工 作。目前，中国在微电网技术领域已经取得了一系列重要成果，以下为研究现 状的概述：
1、研究历史与现状
中国微电网技术的研究可以追溯到2000年代初期，当时主要集中在理论研究和 系统设计方面。随着政府对新能源和节能减排的重视，以及电力市场的逐步开 放，中国微电网技术的研究和应用得到了快速发展。目前，中国在微电网技术 领域的科研实力已经达到世界先进水平。
（2）城市供电领域：在城市供电系统中，微电网可以作为配电网的补充，提 高电力供应的可靠性和稳定性，同时满足多样化的电力需求。
（3）农村供电领域：在偏远地区和农村地区，微电网可以解决电力供应成本 高、可靠性差等问题，提高农村地区的生产生活水平。
2、贡献与效果
中国微电网技术的应用已经取得了显著的成效和贡献，主要表现在以下几个方 面：
（3）微电网保护与安全：主要研究微电网的继电保护、安全防护、故障诊断 等方面，以确保微电网的安全稳定运行。中国在微电网保护与安全方面的研究 已经取得了重要进展，如基于智能算法的继电保护系统和故障诊断系统等。
3、存在的问题和挑战
尽管中国微电网技术的应用已经取得了显著成效，但仍存在以下问题和挑战： （1）投资成本较高：微电网建设需要较大的投资成本，包括设备购置、安装 调试、运行维护等方面的费用。高昂的投资成本可能会成为制约微电网技术推 广应用的一个重要因素。
（2）技术标准缺失：目前，中国微电网技术标准尚不完善，缺乏统一的技术 规范和标准化的管理方法。这可能导致不同地区、不同企业的微电网系统难以 兼容和互联互通，限制了微电网技术的发展和应用。
（3）政策支持不足：尽管中国政府已经出台了一些鼓励新能源和节能减排的 政策，但在微电网技术方面的政策支持力度还有待加强。政策支持的不足可能 会影响微电网技术的研发、示范和推广应用。
智能微电网项目可行性研究报告
智能微电网项目可行性研究报告一、项目概述智能微电网是一种新兴的能源供应和管理系统，将分布式能源资源与智能电网技术相结合，能够实现高效、可靠的能源供应。
本可行性研究报告旨在评估智能微电网项目的可行性，包括技术可行性、市场可行性、经济可行性和社会可行性。
二、技术可行性1.技术实现方案:智能微电网项目将采用先进的电池储能技术和微电网管理系统，实现能源的存储和分配，以及对能源系统的监控和控制。
2.技术要素:包括储能设备、能源管理系统、智能电网技术等。
3.技术成熟度:储能设备和智能电网技术已经相对成熟，能够满足项目需求。
4.技术风险:技术风险主要包括设备故障、系统不稳定等，需加强监测和预警措施以降低风险。
三、市场可行性1.市场需求:随着能源需求的增长和能源供应的不稳定性，智能微电网具有强大的市场需求。
2.竞争状况:当前市场上已存在部分智能微电网项目，竞争较为激烈。
但由于其技术复杂性较高，对于拥有成熟技术和丰富经验的公司具有一定的壁垒。
3.市场规模:预计未来智能微电网市场将迎来快速增长，市场规模可观。
四、经济可行性1.投资成本:智能微电网项目需要投入一定的资金用于设备采购、系统建设和运营管理等方面。
2.收益预测:项目可通过向用户提供稳定的能源供应来获取收益，预计项目具有较高的盈利能力。
3.投资回报期:根据初步预估，投资回报期预计在5年左右。
五、社会可行性1.环境效益:智能微电网项目可以减少对传统能源的依赖，降低碳排放，对环境具有积极作用。
2.社会效益:智能微电网项目能够提供可靠的电力供应，解决部分地区能源供应不足的问题，促进当地经济发展。
六、风险和应对措施1.技术风险:需加强设备监测和预警措施，定期进行维护和更新设备。
2.市场竞争风险:提供差异化服务，提高项目技术实力和服务质量，以应对竞争。
3.政策风险:关注政策变动，及时调整项目运营策略。
综上所述，智能微电网项目具有较高的技术可行性、市场可行性、经济可行性和社会可行性。
微电网与智能电网的互联互通技术研究
微电网与智能电网的互联互通技术研究随着电力系统的发展，人们对电力供应的稳定性和可靠性的需求越来越高。
因此，微电网和智能电网作为新一代电力系统的重要组成部分，备受关注。
微电网是指由分布式电源、配电设备和能量存储装置组成的小型独立电力系统，能够在断网情况下维持供电。
智能电网则是借助先进的通信、计算和控制技术，实现电力供需的智能管理与优化。
而微电网与智能电网的互联互通技术研究，对于提高电力系统的可靠性、经济性和可持续性具有重要意义。
一、互联互通的技术挑战实现微电网与智能电网的互联互通，首先需要解决的是技术挑战。
由于微电网和智能电网的特点和要求不同，双方之间存在很多差异。
微电网通常是小型的独立电力系统，主要由可再生能源和储能设备组成，具有高度灵活性和可扩展性。
而智能电网则是大规模的分布式能量系统，需要考虑到供电的可靠性和稳定性。
因此，在互联互通的过程中，需要考虑到传输效率、通信协议和安全性等方面的问题。
首先，传输效率是实现微电网与智能电网互联的关键因素之一。
由于微电网和智能电网所涉及的电力传输规模不同，传统的输电技术很难满足其需求。
因此，需要研究开发新的电力传输技术，提高传输效率和输电容量。
例如，利用高压直流输电技术可以降低传输损耗，提高电网互联的可行性。
其次，通信协议的一致性也是互联互通的技术挑战之一。
微电网和智能电网的通信协议不同，需要建立一套统一的通信标准，以实现数据的高效传输和解读。
目前，国际上已经有一些通信协议的标准，如IEC 61850，但仍然需要进一步完善和提高兼容性，以适应不同规模和特点的微电网和智能电网之间的互联。
最后，安全性是微电网与智能电网互联互通的重要考虑因素。
由于微电网和智能电网涉及到大量的数据传输和控制指令，其安全性和可信度是至关重要的。
因此，需要研究和应用新的安全技术，包括数据加密、身份认证和故障检测等，以保障互联互通过程中的数据安全和系统可靠性。
二、微电网与智能电网的互联互通应用微电网与智能电网的互联互通技术研究，不仅有助于提高电力系统的可靠性和经济性，也能够促进新能源的大规模利用和智能电力管理的发展。
智能微电网控制技术研究
智能微电网控制技术研究
智能微电网控制技术是一种利用现代信息与通信技术、先进的控制算法等手段，实现多种形式的能量协调与调度、高效能量利用与管理的技术。
它将分散的能源系统和负载终端有机的结合在一起，形成一个灵活、高效的能源管理系统，是实现智能、安全、可靠、可持续能源衔接和互补的核心技术之一。
微电网内部的能量流管理是控制策略的核心，研究如何实现微电网内部各种能源利用的协调与优化，以实现微电网的可靠运行，是智能微电网控制技术发展的必要措施。
二、微电网参数优化
微电网内部的各项参数如果能够得到优化，可以改善微电网的性能，提高微电网的能量利用效率和经济性。
因此微电网控制技术研究中，微电网参数优化是非常重要的一个方面。
智能微电网控制算法是智能微电网控制技术研究的另一重要方面。
智能微电网控制算法包括多种类型，如能量管理算法、优化调度算法、预测控制算法等。
这些算法的研究将有助于改善微电网的动态特性，优化微电网的能量协调与调度策略，提高微电网的可靠性和经济性。
四、微电网模型研究
为了研究微电网控制技术，需要建立微电网的数学模型。
微电网模型的研究是智能微电网控制技术研究的基础，只有建立准确的微电网模型，才能够进行微电网控制策略的优化和微电网控制算法的研究。
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智能微电网控制技术研究作者：曹莹高云峰
来源：《科技风》2020年第03期
摘要：微电网系统由多个小型分布式发电系统组成，可以解决其与大型电网连接后对大型电网的影响。
微型电网在运行时，不仅可以与大型电网同时运行，而且在电网系统受损或需要维修和保养时，并且能在断开大电网之后继续独立运行，体现了系统的可靠性、稳定和灵活性。
关键词：分布式发电;电力电子变换电路;微电网;控制技术
随着经济的迅猛发展，化石能源的紧缺问题和环境保护问题引起大家的关注。
传统的大电网模式在运行中暴露出很多问题：如供电系统的稳定性不高、可靠性不强等。
因此，人们也越来越多的重视和关注利用可再生清洁能源发电的分布式发电。
分布式發电的优点是：环境污染少、工作可靠性高、安装便捷、能源利用率高，但大量的分布式电源接入对大电网带来冲击性，对电网的电能质量造成影响，同时还给电网的调度带来不利。
分布式电源对大电网来说，就是一个不可控电源。
为协调大电网与分布式发电之间的矛盾，微电网应运而生。
微电网是把分布式发电单元、控制装置、储能装置、用户负荷进行有机的组合，使之形成一个单一的、微小的、可控的电力网络。
微电网不仅解决了分布式能源接入的问题，还充分利
用了分布式能源的节能、环保、高效、灵活的优点，并且能够为用户提供不同的供应需求和供电质量。
因此，微电网成为大电网的重要补充，也是智能电网的一个重要组成部分。
1 微电网系统结构
微电网控制系统包括配电网、变压器、公共母线、微网并网开关、分布式发电单元，电力电子变换电路、储能装置及一般负荷，如图1所示。
一般分布式发电单元由太阳能光伏发电系统、风力发电系统、燃料电池等组成，电力电子变换电路由DC——DC、DC——AC电路构成，储能装置一般为蓄电池，一般负荷为实验负荷和本地负荷。
当公共母线上的静态转换开关闭合时，微电网处于并网状态，这时，微电网将多余的电能送至配电网的各处，或当微电网电能不足的时候，由配电网进行补充，使得微电网和配电网进行能量的交换，实现了能量的最大化利用。
当配电网出现故障需要维护或者电能质量不符合要求时，将静态转换开关断开，微电网处于独立运行的状态，由微电网自行向本地一般负荷供电，保证负荷持续稳定的运行。
当微电网电能不足，所有负荷无法同时运行时，一般要切除二级负荷来保证一级负荷的稳定运行。
2 电力电子变换电路设计
这里的分布式发电单元由光伏发电系统构成，光伏发电系统输出的电力电子变换电路包含DC——DC、DC——AC电路，如图2所示。
由于光伏发电系统输出的是不稳定、比较低的直流电压，必须首先经过DC-DC稳压后，再经过DC-AC，实现逆变，输出稳定的交流电送到母线上。
为了最大限度利用资源，采用带有MPPT跟踪的功率控制方式，保证光伏发电系统输出最大功率。
前级为DC——DC变换电路，作用使得光伏发电系统输出的电压更稳定，范围更广，提高对外界的适应能力，并具有MPPT控制功能。
DC——DC直流电路采用Boost型直流变换器。
MPPT具体控制方法：根据光伏系统输出的电压u和电流i，计算出功率P，送到MPPT
模块，计算出光伏阵列的输出功率，通过MPPT算法找到光伏阵列的最大工作点，调节功率变换元器件使得光伏阵列的输出功率保持在最大值。
后级DC-AC电路的作用是把前级DC-DC变换后输出稳定的直流电进行逆变，转换为与电网电压同频同相位的交流电，向本地的一般负荷供电，同时接入配电网，逆变电路还能保证公共母线电压恒定。
滤波电路采用LC滤波器，满足并网谐波要求。
3 微电网的控制策略研究
当微电网通过逆变器连接到大电网时，通过控制系统来控制和调节逆变器，而且微电网的运行能力也是由控制系统决定的。
孤岛和并网两种状态是微电网主要的运行状态，在两种不同
的微电网运行状态下，采用不同的控制方法对逆变器进行控制。
目前，微电网逆变器的控制方式有三种：并网时功率控制（P/Q）为常用的方式、孤岛运行时则采用比较稳定的恒压恒频控制（U/f）和下垂控制（Droop）。
3.1 PQ功率控制策略
微电网在并网运行时，一般用P/Q来进行控制的，通过给定的有功功率和无功功率的信号来进行自动调节，直到目标值达到，同时大电网的频率和电压也将被跟踪。
系统原理图如图3所示，图中的微电源为直流电源，Lf和Cf分别为滤波电感和滤波电容;Ri和Li分别为线路电阻和电感;逆变器的输出电压、输出电流分别是Uik，Ilk，大电网的电压为Ugk。
功率控制方法如图4所示：有功功率在电网中的控制是需要调整频率的下垂曲线，使得光伏发电系统有功功率输出值保持在参考值上下;而无功功率的控制是需要调整电压的下垂曲线，使得光伏发电系统无功功率输出保持在参考值上下。
微电网工作在B点，即正常运行时，此时系统的频率、电压为额定值，系统电源的输出功率与负荷消耗的功率基本平衡。
若系统受外界影响，频率升高，相应的幅值也升高，系统的工作点就会由B点向A点移动，虽然频率增加了，但输出的有功功率和无功功率保持不变;如果系统频率降低，幅值也降低，系统的工作点就会由B点向C点移动，频率减小，但输出的有功功率和无功功率也始终保持恒定状态。
3.2 U/f控制策略
当微电网处于孤岛运行状态时，一般采用U/f（电压/频率）控制策略，可以输出一个稳定的电压和频率，并且能够让系统的输出功率满足负载变化的需求。
图5为控制原理结构框图。
系统的电压和频率进行反馈调节之后，得到的值和实际的测量值进行比差，再经过PI调节，最后使得实际的电压和频率跟随给定值变化，最终实现恒频、恒压的控制。
控制方法如图6所示：正常运行时，微电网系统的工作点在A点，电压、频率为额定数值，对应的输出功率是有功功率P2）和无功功率是Q2，当负载减小时，工作中心点是由A点向C点移动，输出的有功功率和无功功率都变小，但系统中的电压、频率还是额定值，保持不变;当负载增加时，操作点从A点向B点移动，输出的有功功率和无功功率都变大，而系统电压和频率依然保持不变。
因此，恒压和恒频（U/f）控制可以提供稳定的系统和恒定的电压和频率。
3.3 下垂控制
通过下垂控制，得到了各个逆变器输出的电压和频率值，各自反相微调，使得系统的有功功率和无功功率得到合理分配。
原理框图如图7所示，整个系统为三环结构，包括电压电流双环和一个功率环。
具体控制方法如下：当逆变器输出的有功功率偏大时，调节频率下垂特性，
使得输出频率减小，进而使得有功功率减小;当逆变器输出的有功功率偏小时，调节频率下垂特性，使得输出频率增大，进而使得有功功率增加;当逆变器输出的无功功率偏大时，调节幅值下垂特性，使得输出幅值减小，进而使得无有功功率减小;当逆变器输出的无功功率偏小时，调节幅值下垂特性，使得输出幅值增大，进而使得无功功率增加。
在实际系统中，微电源可以由光伏阵列、风力发电系统、燃气发电机、燃料电池等构成，由于这些微电源的差异性比较大，因而在控制方式上必须采取不同的控制方法，才能保证系统的稳定运行。
一般来说，对于燃气发电机和燃料电池这些发电方式，可以采用下垂控制，对于光伏阵列，一般采用PQ控制。
当微电网工作在两种模式之间的切换状态时，如何实现两种模式的无缝切换、维持系统稳定是控制的关键。
4 结论
微电网的出现解决了分布式发电的接入问题，他在提高电系统可靠性、降低能耗和靈活性等方面又具有非常大的潜力。
微电网既可以孤岛运行，又可以并网运行，在恶劣天气下，还能保证对用户供电。
微电网在满足多种电能质量要求和提高供电可靠性等方面有诸多优点，使它完全可以作为现有电网的一个有益、必要的补偿。
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课题项目：2019江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目（课题编号：201910958002Y）的研究成果
作者简介：曹莹（1972-），女，江苏南通人，工学硕士学位，副教授，研究方向：新能源应用技术和职业教育教学研究;高云峰，男，学生。