微电网的构成与分类

微电网的构成与分类●构成●体系结构●运行控制模式●接入电压等级●分类2.1微电网的构成

微电网的构成包括：集控中心、分布式发电(光伏，风力，微燃气轮机等）、智能化用户、储能设备和具有自愈（故障重构）能力的电力网络等几部分。

一种微电网的典型结构微网通过隔离变压器、隔离装置和大电网相联。微电网中绝大部分的微电源都采用电力电子变换器与大电网和负荷相联。馈线A和馈线B接入重要或敏感负荷，馈线C接入普通负荷。每个微电源出口处都配有断路器和功率与电压控制器。当配电网出现故障时，隔离装置动作，使微电网转入孤岛运行模式，以保证微电网内重要敏感负荷的不间断供电。分布式发电结构常用微型一次能源类型：１、微型燃气轮机技术2、燃料电池技术3、太阳光伏发电技术4、风力发电技术5、生物技能发电技术6、海洋能发电技术7、地热发电技术微网能源的输入方式（2）储能装置作用：能量储存，削峰填谷“黑启动”:系统故障停电后自恢复(指整个系统因故障停运后，在无法依靠其它电网送电恢复的条件下，通过启动系统中具有自启动能力机组，带动无自启动能力的机组，逐步扩大系统的恢复范围，最终实现整个系统的恢复）微网储能技术１、超级电容器储能２、蓄电池储能3、超导储能4、飞轮储能储能装置类型

又叫双电层电容器、电化学电容器,黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。

它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器（3）控制装置分布式发电控制储能控制并离网切换控制实时监控能量管理2.2微电网的体系结构三层控制方案1.配电网调度层：从配电网的安全，经济运行的角度协调调度微电网，微电网接受上级配网的调节控制命令。2.集中控制层：微电网控制中心（MGCC），对DG发电功率和负荷需求进行预测，制订运行计划，根据采集电流、电压、功率等信息，对运行计划实时调整，保证微电网电压和频率的稳定。

●并网时经济调度：P、Q控制

●并离网切换控制

●离网运行时：V/f控制

●停运时：黑启动3.就地控制层：负责执行微电网各DG调节、储能充放电控制和负荷控制，及保护控制。2/9/202615欧盟多微网项目三层控制方法最上层为中压配电网监控中心中间层是单个微网的中心控制器（MGCC,microgridcentralcontroller）分布式电源、储能和负荷的当地控制器（LC）主从控制2.2、微电网的体系结构二.集中控制层：集中管理DG、储能装置和各类负荷，完成整个微电网的监视和控制。

●（1）并网时经济调度：优化协调各DG和储能装置，实现削峰填谷以平滑负荷曲线。

●（2）并离网过渡中协调就地控制器，快速完成转换。

●（3）离网运行时：协调各分布式电源，储能装置、负荷，保证微电网重要负荷的供电，维持微电网的安全运行。

●（4）微电网停运时：启用“黑启动”，使微电网快速恢复供电。三.就地控制层：由微电网的就地保护设备和就地控制器组成。DG接受MGCC调度控制，并根据调度指令调整其有功、无功出力。●（1）离网主电源就地控制器实现U/f控制和P/Q控制的自动切换。

●（2）负荷控制器根据系统的频率和电压，切除不重要负荷、保证系统的安全运行。

●（3）就地控制层和集中控制层采取弱通信方式进行联系。就地控制层实现微电网暂态控制，微电网集中控制中心实现微电网稳态控制和分析。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2/9/202619过渡状态非正常状态正常状态2.3微电网的运行模式微电网运行状态2.3微电网的运行模式微电网运行分为并网运行与离网（孤岛）运行两种模式。其中并网运行根据功率交换的不同可分为：功率匹配运行状态,零功率交换（ΔP=0,ΔQ=0）功率不匹配运行状态（ΔP≠0,ΔQ≠0）二、2.3微电网的运行模式2.3.1、并网运行与主网配电系统交换电能2.3.2、离网运行孤岛运行微电网运行状态转换2/9/202622（一）主从控制（二）

对等控制（三）综合控制2/9/2026232.4微电网的控制模式2.4.1微电网的控制模式2.4微电网的控制模式一、主从控制模式：将微网中各个DG采取不同的控制方式，并给予不同的职能。其中一个或几个作为主控，其他为“从属”。●并网运行时：所有DG采用P/Q控制●孤岛运行时：主控DG采用U/f控制，提供U和f参考，跟踪负荷变化；从属DG采用P/Q控制二、对等控制模式●微电网中各DG之间是“平等”的，各控制器之间不存在主、从关系。所有DG以预先设定控制模式参与功率调节，维持系统电压、频率稳定。在负荷变化的情况下，自动依据下垂（Droop)系数分担负荷的变化量，即各DG通过调整各自输出电压的频率和幅值，使微电网达到一个新的稳态工作点，最终实现输出功率的合理支配。

每个分布式电源有相等的地位，没有一个单元像主控制单元或中心储能单元那样对微网有着特别重要的作用。同时这种控制方法能让微网具有“即插即用”的功能。“即插即用”：能量平衡的条件下，微网中的任何一个分布式电源在接入或断开时，不需要改变微网中其它单元的设置。2/9/202627要求分布式电源采用本地变量进行控制，不同分布式电源之间没有通信联系。离网运行时，DG采用相同的控制方法，母线电压幅值和频率由所有分布式电源和当地负荷控制共同决定（二）对等控制2/9/202628它利用分布式电源输出有功功率和频率呈线性关系而无功功率和电压幅值成线性关系的原理而进行控制。分布式电源输出有功和无功功率分别增加时，分布式电源的运行点由A点向B点移动。该控制方法由于其具有不需要分布式电源之间通信联系就能实施其控制的潜力下垂控制2.4.2微电网中逆变器控制模式并网运行时：控制功率输出，P/Q控制。因为微电网的总体容量相对于电网来说较小，额定电压和频率由电网来支持和平衡，避免DG对电力系统造成负面影响。离网运行时：控制电压和频率，采用U/f和Droop控制策略。一、P/Q控制逆变器最基本的功率就是控制有功和无功，可采取电网电压定向的P/Q解耦控制策略。三相PWM变流器的数学模型整流器逻辑开关函数为：PWM变流器等效电路图将功率开关管损耗等效电阻Rs同交流滤波电感等效电阻RL合并，且令R=RL+Rs，采用基尔霍夫电压定律对a相回路进行分析可建立回路方程为：当a相桥臂上管闭合而下管关断时，反之，当相桥臂下管闭合而上管关断时，因此得到因此回路方程可改写成同理可得b相、c相回路电压方程。另外，在图中对直流电容正节点处应用KCL，得到：最后可以得到PWM整流器在三相静止坐标下的一般数学模型：两轴坐标系下，网侧变换器相对于电网的有功功率P和无功功率Q分别为：采用电网电压定向时，直、交轴电流分量id、iq分别与变流器的有功和无功电流分量相对应。因此通过控制直轴和交轴电流分量id、iq就可以实现电网的有功和无功功率的解耦控制。外环功率控制器：PI控制内环电流控制：PI控制外环：功率控制