分布式发电微网控制策略是分布式能源系统中的一项重要技术,它涉及到在多个分布式发电单元之间实现高效的能量管理和分配,以保证电能质量,提高系统的稳定性和可靠性。在这一领域,研究者们关注如何设计出可以应对各种运行条件的鲁棒性控制策略。由于分布式发电系统(Distributed Generation, DG)的特性,微网系统需要具备并网和孤岛运行的能力,这使得控制策略的设计变得更为复杂。
微网系统通常由多个分布式电源组成,比如太阳能光伏板、风力发电机、微型燃气轮机等可再生能源发电单元,以及储能系统(如蓄电池)和负载。在这些组件的控制中,尤其重要的是逆变器的控制,因为它们是将直流电能转换为交流电能的关键设备。分布式发电微网的控制策略主要通过逆变器来实现对电能的调节和分配。
微网控制策略的设计通常会涉及到以下几个关键知识点:
1. 分布式发电系统的基本概念:这是指在一个相对较小的地理区域内,利用小型发电设备进行发电的技术。这些小型发电设备通常靠近负荷中心,从而减少了电力传输的损耗和成本。
2. 微网的构成:包括各种分布式能源发电单元、储能设备、负荷以及控制与保护装置。每一种设备都有其特定的控制要求和运行特点。
3. 逆变器控制:在微网系统中,逆变器不仅需要能够将直流电能转换为交流电能,还需要能够对电压、频率以及相位进行精确的控制,保证电能的输出质量。逆变器的控制策略通常包括V/f控制和PQ控制两种基本类型。
4. V/f控制策略:这种控制方式下,逆变器的输出电压和频率是固定的,或者跟随一个参考值变化。这种控制策略简单易实现,适用于对电能质量要求不高的场合。
5. PQ控制策略:这种控制策略更为复杂,它需要实时控制输出功率和电压的幅值与相位。通过PQ控制策略,逆变器可以更精确地控制微网与主电网间的功率交换,以及微网内部的功率分配。
6. 分布式控制与集中式控制:在微网控制中,分布式控制策略是指每个发电单元或逆变器根据本地信息独立作出控制决策,而集中式控制则是由中央控制单元收集所有信息并给出控制指令。每种方法都有其优势和局限性。
7. 分布式发电并网运行:在并网模式下,微网需要能够与主电网进行功率交换,同时保持电能质量满足标准。并网控制策略需要保证在各种运行条件下,微网的频率和电压能够与主电网同步。
8. 微网孤岛运行:当主电网发生故障时,微网需要能够快速切换到孤岛运行模式,以保证对重要负载的供电。孤岛运行控制策略需要能够保证微网内部负载的电能质量和供电连续性。
9. 仿真与实验验证:在设计微网控制策略后,通常需要通过仿真软件(如MATLAB/Simulink)进行验证,以评估控制策略的性能。必要的时候还需要搭建实验平台进行实地测试。
10. 参考文献和专业指导:在研究和设计过程中,参考相关领域的文献是十分重要的,可以为研究提供理论基础和技术指导。文献中包含的理论分析、实验结果和案例研究,对于微网控制策略的设计有着重要的参考价值。
本文提到的Guerrero等人在2007年和2011年的研究工作,就是关于使用具有阻性输出阻抗的分布式发电逆变器实现并行操作的去中心化控制策略。这些研究为微网控制策略的设计提供了理论与实践上的参考。
为了确保分布式发电微网控制策略的研究与设计的质量,相关的研究者和工程师需要深入理解以上提到的各个方面。同时,由于微网控制策略的复杂性,还需要结合实际应用情况,对控制策略进行优化和调整,以满足不断变化的能源需求和提高系统的经济性和环境友好性。