智能微电网关键技术的研究

李小龙1,姜向龙2

廊坊英博电气有限公司 廊坊 065000

摘要：当前，由于社会生产力水平的提高，对能源的需求也在急剧增长。结合我国目前的生态文明建设和绿色建筑的需要，提出了在煤矿中要重视清洁能源利用的问题。近几年，为了降低环境污染，提高安全、可靠度，许多煤矿都采用了分布式太阳能发电。为了确保该系统的高效运转，该系统还利用了智能微网技术，解决了以前的负载增加问题，在恶劣的气候条件下，仍然能稳定、持续地供电，防止大面积断电。因此，有关单位必须掌握智能化微网操作与控制的关键技术。

    关键词：智能微电网；关键技术；策略

1智能微电网

微网技术又称为微网，由储能设备、监控设备、分布式电源、保护设备、负载等组成。提出了微电网的关键技术，它以分布式电源的灵活性和高效性为基础，有效地解决了多种形式和数量的电源并网问题。在发展过程中，微网需要推动分布式电源和可再生能力的大规模接入，能够满足不同负荷的不同需求，并具有一定的可靠性。作为一种有效的有源型配电网络，可以推动传统电力网向微型电网的平稳过渡。

2智能微电网运行与控制关键技术

2.1微电网主要运行方式

一种是与大电网联接，一种是独立于电网的独立运行。目前最常用的操作模式，就是通过并网来实现，通过微网与大型电网进行能量交换，将多余的电力输送给大型电网，或者通过大型电网来补充电力。当系统发现主网络发生故障，或者电力品质达不到要求时，就可以切断主电网和大电网之间的联系，从而形成一个“孤岛”。利用微型电网的分布式电源（DG）供电，可以为公司提供持续可靠的供电服务。

而且，在不同的操作模式下，微电网也会有各自的特点。比如，在并网运行时，采用公用连接点，确保微电网和大电网之间的互联，从而实现与外界的电力交换。此时，微电网内的分布式电源在发电功率低的情况下，可以从外界获得补充电力。而在电力系统中，当系统的发电容量超出了系统的负载要求时，系统就会将剩余的电能回馈给电网。所以，在智能微网的并网运营中，要充分考虑到市场的变化规律，灵活地对其进行控制，从而达到节约用电的目的。在采用单网运行的情况下，在大电网发生故障或品质达不到要求时，可以采取非计划的孤网运行模式，完全由 DG来承担，以保证电力供应的安全、稳定。同时，微网与外界的大电网相隔离，使其能够在规划中实现单独的单独运行，具有较高的经济效益。

2.2智能微电网系统的控制模式

2.2.1主从控制模式

在智能微电网采用单机运行的情况下，将恒压、恒频控制技术用于电力系统或能量存储设备，可以为微网中的其它供电设备提供相应的电压和频率基准，以满足 PQ控制的要求。一般都是由主控制器来确定每个从属控制器的操作。根据主控制器的数目，可以将其分成单一的、从的和多个主从的。如果是在煤矿公司进行并网，可以使用 PQ控制，对单机运行状态的主控制器采用恒压恒频率控制，其它的微型电源主要是 PQ控制，以保证在不同工况下的稳定工作。同时，系统的电压和频率都由主控制器来控制，因此，它的设备必须保证一定的存储能力，并能保证微机的稳定输出。

2.2.2对等控制模式

它具有即插即用的功能，它把分布式电源设定为相等状态，它可以在不改变微型电网的供电条件下，通过接入任意一种分布式电源，就可以根据控制关系，自动调整功率。一般的控制方式为下垂式，根据发电机的功频特性，对输出端电压和无功功率进行控制。比如，当电网频率下降时，发电机的有功输出就会自动提高，从而使系统的工作状态更加稳定。当微电网内负载变化时，该系统可以根据系统的下垂系数进行自动调节，从而有效地分摊负载的变化量，使微电网在稳定状态下运行。

2.2.3分层控制模式

在智能微电网的应用中，其本质就是以主从控制为基础，将其分为若干层次，并根据总体目标进行相对独立的控制。在分级模式中，主要针对电网的管理体制、组织结构、电网结构、电压等级等因素，对电网的有功频率、无功电压、线路等进行了有效的控制。此外，在这种分层控制方式中，一般都设有一个中心控制器，它的主要功能是给电力系统或能量存储设备发出控制信号。在控制时，中央控制器首先对电力系统的发电功率、负荷需求量进行了预测，并根据实际情况制订了相应的调度方案。通过对带压、功率、电流等数据的采集，对操作条件进行了优化。比如对分布式电源、储能设备、负载设备的启动和关闭进行控制，以确保电压和频率的稳定，并起到很好的保护效果。

2.3微电网保护

从微网保护的观点来看，传统的保护模式和实际操作中的微网保护模式有很大不同：电力系统的馈电潮流主要采用双向流动；不管是哪一种工作模式，它都有大量的馈线，不同的短路电流也有很大的不同。

因此，如何在两种不同的工作状态下，快速地发现微电网的内部故障和并网时的主网出现的问题，以及在发现故障后，如何快速、有效地进行保护是目前微电网面临的技术难题。在单机运行过程中，由于内部分布的电力系统出现故障，导致的故障电流很少，而大型网络中的保护设备几乎无法检测到故障，所以必须采用更为敏感、高效的故障诊断方法。

在微电网中，分布式发电系统、微电网容量、负载方式等是影响微电网安全运行的重要因素。由于电力系统的不同和能量存储单元的不同，会对电力系统的保护设备产生不同的影响。由于微电网在不同的拓扑中都会对保护设备产生影响，所以必须特别注意这些问题。

3智能微电网控制策略

3.1采用逆变器控制方式

从总体上看，采用逆变技术是煤矿企业智能化微网控制的关键。这主要是因为在微网中，采用了逆变器作为接口，从而构成了一个分布式的电力系统。其中，主从式控制主要采用了功率、电压、频率等两种方式。其中，对于分布式发电系统，可以通过恒定的方式，将有功、无功等多种方式，使其在应用范围更广的太阳能发电系统中，达到最大的输出功率，从而达到节能效果，从而为煤矿企业带来更多的经济效益和社会效益。

3.2采用电压频率控制方式

对于分布式的太阳能电池和电池的组网，可以通过电压-频率的控制来确保系统的高效稳定运行。比如，从蓄电池组的可控性出发，提出了一种采用恒流、恒压、频率等方式，以保证系统正常工作。同时，在单机运行模式下，在并离网转换过程中，可以实现多种控制方式和策略的转换，以满足多种系统的操作要求。比如，在联网运行时，蓄电池的有功、无功都会增大，利用主控制器对孤岛的能量进行有效的补偿，可以防止因孤岛断开而造成的不均衡，从而使智能微电网得到科学、可靠的应用。

4结语

综上所述，智能微电网是一种集分布式发电、储能设备和用户负载于一身的技术，它可以形成一个规模较小的、可控的电网，同时也可以满足用户的需要。通过这种方式，可以很好的解决分布式电力的接入问题，并充分发挥其节能、高效、灵活的特点，从而推动了微电网的发展。

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基金资助：受国家重点研发计划2018YFC0810004的资助