南京磐能電力科技股份有限公司的研究人員萬玉建、蔣成杰、陸華軍，在2015年第11期《電氣技術》雜志上撰文，針對微電網(wǎng)運行模式切換時電網(wǎng)負荷與微電源輸出功率之間的平衡問題，本文提出一種微電網(wǎng)并轉(zhuǎn)孤模式切換時功率平衡計算方法。

該方法通過通用的計算模型能夠準確地計算出所有可能的投切方案，并從中篩選出最佳的電源和負荷投切方案。目前，該方法已經(jīng)在某島嶼微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)實際現(xiàn)場中應用，能夠在模式切換時使系統(tǒng)由并網(wǎng)運行平滑過渡到孤網(wǎng)穩(wěn)定運行，且運行效果良好。

微電網(wǎng)是指在一定區(qū)域內(nèi)利用可控的分布式電源，根據(jù)用戶需求提供電能的小型系統(tǒng)[1]。它是利用可再生能源實現(xiàn)大規(guī)模接入分布式電源的有效途徑之一[2-3]。在微電網(wǎng)模式切換等暫態(tài)情況下，為了滿足微電網(wǎng)電壓和頻率等電氣參數(shù)穩(wěn)定和系統(tǒng)運行模式平滑過渡，必須迅速調(diào)節(jié)分布式電源和儲能裝置的輸出功率[4]。

目前很多學者對微電網(wǎng)功率平衡控制策略進行了研究，文獻[2]以直流母線作為功率平衡控制的核心，在直流母線上通過儲能裝置輸出或吸收功率以補償功率缺額，在交流母線上調(diào)整逆變控制策略以滿足電壓和頻率的穩(wěn)定性要求;文獻[5]根據(jù)微電網(wǎng)運行模式、微電源和儲能系統(tǒng)各自特點，提出了基于混合儲能的微電網(wǎng)功率控制策略;文獻[6]研究了在交流母線上多電源聯(lián)合運行的功率平衡控制策略，通過調(diào)節(jié)有功、無功實現(xiàn)對電壓和頻率的下垂控制;文獻[7]提出一種通用的電池儲能系統(tǒng)綜合控制策略。

這些微電網(wǎng)功率平衡控制策略主要是針對改進微電網(wǎng)拓撲及其控制策略，或者改進分布電源系統(tǒng)控制裝置而設計。本文主要針對微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中對微網(wǎng)運行模式切換時電網(wǎng)負荷與微電源輸出功率之間的平衡問題，提出一種微電網(wǎng)并轉(zhuǎn)孤模式切換時功率平衡計算方法，主要解決微網(wǎng)切換時電網(wǎng)負荷與微電源輸出功率間適平衡最優(yōu)化的計算與評估，該方法提出一種通用的計算模型能夠準確的計算出所有可能的投切方案，并從中篩選出最佳方案。

1 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)如圖1所示，分為上層管理管理模塊及低層控制模塊兩部分。

上層管理管理模塊包括模式管理、經(jīng)濟運行、儲能管理、負荷預測、風光發(fā)電預測系統(tǒng)、網(wǎng)絡拓撲等部分;低層控制模塊分為模式識別與控制、穩(wěn)定控制、電源控制、負荷控制，在PCC點增加孤島檢測保護模塊。

圖1 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

經(jīng)濟運行模塊通過對微電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)、負荷預測和風光發(fā)電預測結(jié)果的分析計算，生成微電網(wǎng)能量管理經(jīng)濟運行方案。儲能管理模塊根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài)、當前儲能情況以及預設的SOC限值生成儲能管理方案。模式管理模塊接收模式識別與控制模塊發(fā)送的識別結(jié)果，同時接收經(jīng)濟運行和儲能管理方案并進行計算驗證，生成相應的微電網(wǎng)能量管理方案(包含模式切換預案、經(jīng)濟運行和儲能管理控制方案)，然后將微電網(wǎng)能量管理方案下發(fā)給模式識別與控制模塊執(zhí)行。

模式識別與控制接收孤島檢測的動作信號，執(zhí)行模式管理下發(fā)的微電網(wǎng)能量管理方案，同時為穩(wěn)定控制提供模式識別結(jié)果。穩(wěn)定控制根據(jù)模式識別結(jié)果，生成穩(wěn)定控制方案，通過電源控制和負荷控制模塊執(zhí)行。電源控制和負荷控制模塊接收模式識別與控制模塊和穩(wěn)定控制模塊下發(fā)的控制信號，對電源和負荷進行相應的控制。

2 功率平衡算法(略)

功率平衡算法作為關鍵算法在微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中被應用，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中模式管理和穩(wěn)定控制是兩個核心模塊，模式管理是用來針對當前微電網(wǎng)運行狀態(tài)，給出當微電網(wǎng)運行發(fā)生故障需要模式切換時能夠個保證微電網(wǎng)模式平穩(wěn)切換的預案。其中最重要的模式切換預案就是并轉(zhuǎn)孤模式切換預案，此時需要調(diào)用本算法得到最佳孤網(wǎng)電源和負荷投切方案。

另一個核心模塊穩(wěn)定控制，是指在孤網(wǎng)運行時保證各孤網(wǎng)電源與負荷能夠在安全、穩(wěn)定運行，本算法可以保證微電網(wǎng)孤網(wǎng)運行時各電源和負荷之間的功率平衡，因此穩(wěn)定控制模塊也充分利用本算法的通用性和最優(yōu)性，通過調(diào)用本算法計算得到需要投切的電源和負荷，從而保證微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

當微電網(wǎng)處于并網(wǎng)運行時，如果大電網(wǎng)故障導致并網(wǎng)開關保護動作或者人工拉開并網(wǎng)開關，微電網(wǎng)需要切換到孤網(wǎng)運行模式。此時，第一步：需要選定某個儲能電源為主電源;第二步：根據(jù)微電網(wǎng)中各供電設備供電范圍以及實時負荷情況，計算得出各供電設備的投切情況，供電設備中線性電源的輸出功率，負荷的投切情況;第三步：根據(jù)上面的計算結(jié)果調(diào)整電源和負荷，從而實現(xiàn)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運行。

針對上述微電網(wǎng)并轉(zhuǎn)孤模式切時的第二步算法實現(xiàn)，以往算法就是根據(jù)實際具體項目情況，依據(jù)微電網(wǎng)運行經(jīng)驗編寫控制邏輯方案，根據(jù)方案編寫程序代碼，得到轉(zhuǎn)為孤網(wǎng)后各電源和負荷投切情況。這種算法因為是依據(jù)經(jīng)驗編寫控制方案特別是微電網(wǎng)中電源比較多情況靠這種簡單粗獷的邏輯推理方法很難得出最優(yōu)方案，另外，這種算法的通用性差，只能針對具體某一個微電網(wǎng)，不能針對所有微電網(wǎng)通用。

本文介紹一種通用的計算模型能夠準確的計算出所有可能的投切方案，并從中篩選出最佳方案。

3 算例分析(略)

4 應用情況(略)

2014年03月，我公司微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)在在在廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院可再生能源及微電網(wǎng)試驗室進行動模實驗研究。

試驗依照中華人民共和國國家標準及相關部頒標準的技術要求和工程實際情況，在廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院可再生能源及微電網(wǎng)實驗室搭建800V電壓等級的微電網(wǎng)動態(tài)模擬試驗系統(tǒng)模型，本次動模試驗結(jié)合目前電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制、繼電保護的新技術要求，測試微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)在各種系統(tǒng)運行工況下的功能正確性、可靠性和有效性，模擬微網(wǎng)各種運行模式的切換過程后，系統(tǒng)能使微網(wǎng)平滑過渡并穩(wěn)定運行。

在實際應用中本算法也發(fā)現(xiàn)一些考慮不到的問題，如儲能電源因為其功率可以四個象限中切換，因此儲能電源可以不必退出，所有選擇儲能電源退出的方案就可以不用計算，這樣可以大大減少總可行方案的數(shù)目，提高算法效率;還有一些特殊的電源如柴發(fā)等，不僅有視在功率的范圍，還需考慮有功范圍、無功范圍以及功率因素范圍，這些因素我們在實際應用中已經(jīng)做了相應優(yōu)化和完善。

5 結(jié)論

本計算方法克服了傳統(tǒng)的微電并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運行切換時固定策略通用性差，很難得到最優(yōu)方案等缺點，運用一種通用的計算模型準確的計算出所有可能的投切方案，并從中篩選出最佳方案。本計算方法在微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中得到大力推廣和應用，為微電網(wǎng)運行提高安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性做出了自己的貢獻。

原標題:學術蛞恢治⒌繽并轉(zhuǎn)孤模式切換時功率平衡計算方法