阐述微电网控制技术的未来发展

1微电网的运行方式

当电力系统发生故障时，分布式电源必须立即退出运行状态。为了尽可能利用分布式电源，避免其频繁解列并对电网造成大的冲击，微电网应当具备两种运行模式，一是孤网运行模式，即在大电网故障、大电网需要微电网与主网断开或者大电网难以经济供电的偏远地区，微电网内部的分布式电源和储能装置独立为负荷提供能量。在孤网运行模式下，由于微电网可以提供的能量一般较小，不足以完全满足其内部全部负荷的需求，须根据网内负荷的重要程度对负荷进行分级分类管理，以保证重要负荷的连续可靠供电。二是并网运行模式，即微电网与公用大电网并网运行并进行电能交换。

2微电网运行控制的关键技术

在微电网研究领域，最为关键的技术是微电网的运行控制。微电网控制的基本要求是：任一微电源的接入，不对既有的微电网系统造成明显影响；能够协调微电网的发电出力与负荷，自主选择运行点；能够稳定地在并网和孤网两种模式下运行，并在两种模式之间平滑切换；可以对有功、无功进行独立控制；具有自主校正电压跌落和系统不平衡的能力。

目前，已经形成三类经典的微电网控制方法：基于电力电子技术“即插即用”和“对等”概念的控制方法。该方法根据发电机的下垂特性将不甲衡功率动态分配给各机组承担，具有简单、可靠、易于实现的优点；基于能量管坪系统的控制。该方法采用不同的控制模块分别对有功和无功进行控制，很好地满足了微电网的多种控制要求；基于多代理技术的微电网控制。该方法将计算机领域的多代理技术应用到微电网，代理的自治性、自发性等特点能够很好地适应和满足微电网分散控制的要求。

3微电网的控制系统

微电网在实际运行中需要解决的关键问题之一就是控制问题。当微电网中的负荷或网络结构发生变化时，如何通过对微电网中各种分布式电源进行有效的协调控制，以保证微电网在不同运行模式下都能够满足负荷的电能质量要求，是微电网能否可靠运行的关键。微电网的控制应该做到微电源自身根据本地信息对电网中的信息作出自主反应，例如对于电压跌落、故障、停电等，微电源利用本地

信息自动转到独立运行状态，而不像传统方式一样由电网统一协调调度。这就要求微电网能够对本地信息作出快速反应。

3.1下垂控制

该方法是基于电力电子技术的“即插即用”及“对等”的基本思想。该控 制思想是根据微电网内的控制目标不同，选取类似传统发电机的下垂特性曲线作 为微电源的控制目标，通过利用有功与频率的下垂特性曲线将系统的不平衡功率 实时动态的分配给各个机组，从而确保孤岛下微电网内的功率平衡，该方法具有 简单、可靠等特点，能够通过改变其自身的频率和电压来增加或减小相应的功率输出，实现了工况改变时微电源之间变化功率的共享，保证了电压和频率的稳定性。但是仅限微电源之间的协调控制，还没有考虑到系统电压与频率的恢复问题，即传统发电机的二次调频问题。

3.2基于功率管理系统的控制

该方法采用不同控制模块对有功、无功分别控制，很好地满足了微电网多种 控制的要求，尤其在调节功率平衡时，加入了频率恢复算法，能够很好地满足频 率质量的要求。但该方法在微电网孤网运行，即使微小的扰动也会使微电网由于缺乏电压频率支撑而逐步失稳。因而其在微电网并网运行时应用较多，而在微电网孤网运行时还需辅以其他控制方式。

3.3 主从控制

主从站控制方式是指在微电网由于强制或计划与大电网脱离运行，工作在孤岛状态时，一个微电源以主站的方式运行在VSI模式提供参考电压和频率，其他微电源以从站的方式运行在PQ模式提供恒定出力。该控制方式简单、易实行，并且对孤网运行时保证供电质量有较强的优势。但该方法也有较多的局限性：

（1） 其要求选择一个电源作为主站，来负责孤网时的电压频率的稳定问题。 该主站的选择有较大的限制性：其一，其必须具备较快的出力调节能力；其二， 其必须具备足够大的出力。

（2） 该方法对保证孤网运行下的电能质量具有一定的作用，但其不能实现使微电网运行在诸如电能质量、经济性、稳定性等多目标最优的状态，这与广义上的协调控制是不符合的。

3.4 基于多代理的微网控制方法

该方法将传统电力系统中的多代理技术应用于微电网的控制系统，提供了一 个能够嵌入各种控制性能但又无需管理者经常出现的系统。其主要的思路为：微电网中各底层元件都作为独立的Agent运行，同时设定微电网Agent对这些底层Agent进行管理。微电网Agent与上级电网Agent之间通过通信协调解决各Agent之间的任务划分和共享资源的分配，上级电网Agent负责电力市场以及各Agent间的协调调度，并综合微电网Agent信息做出重大决策，不同的Agent还保持一定量的数据通信以更好地保证各自决策的合理性。

3.5多代理控制

多代理控制是通过多代理技术把PQ控制方法应用到微电网的综合控制中。多代理系统是一种能够灵活感知并响应工作条件变化和周围环境需求的智能系统。多代理系统的基本单元是代理，代理之间通过协商、协调和协作，可以与其所处环境的互动。

a）负荷代理：负荷代理的主要任务是监测用户信息并向用户反馈电网实时情况，指导用户根据自己的需求或者按照局部控制代理的负荷控制指令控制负荷。

b）分布式电源代理：分布式电源代理负责管理分布式能源（风能、光伏阵列、微型燃气轮机等）的额定容量、可调出力、可调电量、成本费用及检修计划等信息，向局部控制代理提供信息并执行局部控制代理的电源控制指令。

c）局部控制代理：在每条馈线上都有一个局部控制代理，它与所辖各个分布式电源代理和负荷代理交换信息，控制该条馈线上的功率和负荷，并向总控制代理报告信息。局部控制代理的控制策略主要有：定功率（PQ）控制，电压频率（v—f）控制，以及直流侧稳压控制。

d）总控制代理：总控制代理与各个下级局部控制代理交换信息，并综合价格、天气状况、用户侧需求、可调出力等综合因素，对整个微电网进行控制。总控制代理能够在稳定系统运行的同时进行经济调度，并把经济调度结果下达给各个局部控制代理，进而由局部控制代理具体控制所辖的分布式电源代理和负荷代理，达到整个微电网系统安全稳定经济运行的目标。

4未来发展趋势

（1）微电网一般由调节能力较差的风电和太阳能等分布式电源构成，与大电网相比，调节手段、可调能力十分有限和稀缺，必须深入研究不同能源的的控制特性和協调控制策略，以期综合、经济地协调各类可调资源。

（2）微电网的负荷容量小，各类负荷的互补性远远不及大电网，有必要深人研究微电网供电负荷的频率特性和电压特性，只有深刻掌握对象（负荷）和调节手段（分布电源）的特性，才能获得优良的控制策略和最佳控制参数。

（3）多代理技术设置了负荷、分布式电源、局部控制和总控制等角色丰富的代理，但其得以实用化的关键在于良好地协调各种代理之问的策略，深入研究代理的协作、协调和协商策略，将是今后的重要研究内容。