分布式電源與微網管控技術綜述

2.2.1雙饋風力發電并網特點

(1)雙饋風力發電并網有獨立的有功、無功調節能力。(2)可在變速情況下實現并網。(3)在空載并網和帶獨立負載并網兩種方式中，轉子勵磁變流器直接與電網連接，雙饋發電機定子與電網經過開關連接;而孤島方式則是定子與轉子勵磁變流器直接相連，在經過開關連接到電網，電網經過預充電變壓器與直流母線電容連接。

2.2.2 直驅風力發電并網特點

(1)直驅式風力發電常見的并網拓撲結構最采用雙PWM型變流電路。(2)該電路的優點是可以對網側和機側分別進行控制，能夠與大阻抗的同步發電機相連接，與二極管不可控整流相比，輸入電流為正弦波減少了發電機的銅耗和鐵耗，可實現單位功率因數并網。(3)直驅式風力發電并網對控制系統的基本要求有：需要對機組的運行狀態進行監測;需要對機組的啟動、并網、運行、脫網、停機、急停等進行控制;需要對機組進行一定的優化控制。

3微網管控技術及其應用

微電網管控技術是保障其穩定可靠運行的關鍵性技術,微網管控技術的研究重點主要集中在負荷預測、分布電源發電預測、微電網潮流分析、電能質量管理及經濟調度算法方面的研究。

3.1微電網負荷預測

將負荷的歷史數據加以處理，并結合當時的具體情況(氣候因素、設備故障等)加以修正，對微網單元的負荷變化情況做出短期預測。目前主要的負荷預測算法[11-14]有：時間序列方法、回歸分析法、指數平滑化法和神經網絡算法等。時間序列方法優點是所需數據少、工作量小、計算速度較快反映了負荷近期變化的連續性，時間序列方法存在的不足是建模過程比較復雜，需要較高的理論知識;回歸分析法的優點是計算原理和結構形式簡單，預測速度快，外推性能好，存在的不足是對歷史數據要求較高，結構形式過于簡單，精度較低。指數平滑法的原理是加權平均，通過平滑作用可以消除序列中的隨機波動，但很難反映當前的經濟、天氣等變換情況。神經網絡算法，人工神經網絡短期預測有較好的精度，具有信息記憶、自主習、知識推理和優化計算等智能處理能力，其不足之處在于神經網絡的層數和神經元個數多依據主觀經驗確定，難以科學地確定網絡結構，學習速度慢和存在局部極小點等。

3.2微電網發電預測

(1)光伏發電系統：

(1)

(2)

其中：Pn表示光伏電池在標準條件下的功率輸，Tcell為光伏電池內部溫度，T為電池的外部溫度，NCOT模塊溫度指示值，S為日照強度。對光伏系統的發電功率預測根據式(1)和(2)結合環境溫度、日照強度綜合考慮。

(2)風力發電系統：

由公式Pw=1/2ρAV3式中，Pw為風力機功率，ρ為空氣密度，A是截面面積，V是垂直吹過截面的風速，對風力發電系統發電量預測時應將發電單元的發電能力與風速、空氣密度結合起來。

3.3電能質量管理

由于風力資源和太陽能資源的不確定性和波動性以及各微源子系統的運行特性使得各子系統的輸出特性出現波動，從而會影響電網的電能質量。微網的電能質量主要存在電壓波動和電力諧波與間諧波的問題，因此需要對微網中電能的波形質量進行在線監測，并采取相應的補償措施。

3.4 經濟調度

電力系統經濟調度分為靜態調度和動態調度，其中動態經濟調度考慮了各時段之間的內在聯系，更加符合系統的實際運行要求[15-18]。針對經濟調度中存在的各種各樣問題，許多優化算法及改進的算法不斷涌現，如動態規劃法、神經網絡、遺傳算法等等。其中動態規劃法編程簡單，但狀態離散點數目多，易造成“維數災”;神經網絡具有學習能力，便于調度知識的提取，其并行處理能力能夠滿足實時調度的需要，但該方法需要大量的訓練樣本和很長的訓練時間才能保證調度的效果;另外隨問題規模的增大，網絡的規模也將急劇增大;遺傳算法在機組組合、優化調度等領域中都有成功的應用，但其自身存在的不足(局部搜索能力差、存在未成熟收斂和隨機游走現象)導致算法的收斂性能差，需要很長時間才能找到最優解;粒子群優化算法是由美國社會心理學家James Kennedy和電氣工程師Russell Eberhart在1999年IEEE國際神經網絡會議共同提出的，其本質上是一種多代理算法，對復雜非線性問題具有較強的尋優能力，且簡單通用、魯棒性強、實現容易、精度高收斂快，在解決實際問題中具有優越性。

4分布式電源與管控平臺的特點與競爭優勢

(1)適合國情

構建配電網末端的分布式電源應用體系，既能有效控制對配電網的不良影響，又能實現對分布式電源電能和電力主網電能的經濟高效利用，同時產權清晰，有利于今后的商業運營，更適合我國的實際情況。

(2)安全可控

產品管控的分布式電源工作在變壓器的380V低壓側，提供并網控制與保護功能，對配電網的影響很小。提供并網與孤島運行的安全切換和運行管理，確保在配電網發生停電、限電、故障時，能夠保證一定時間內的持續供電，又能確保計劃性檢修時的安全。

(3)經濟高效

產品能夠實現多種分布式電源的靈活利用與協同工作，充分發揮各種分布式電源的互補優勢和規模化效應。在谷段電價時進行蓄電，在峰段供電，既實現了對電網電能的經濟利用，為用戶節省了用電成本。

5 結束語

隨著電力系統的發展，電網互聯已成為一種發展的必然趨勢，其中分布式電源因其投資省、發電方式靈活、與環境兼容等特點，日益普遍的與大電網進行并網運行。因此，如何對各種分布式電源的并網運行進行有效的控制對現代電力系統的發展具有重要的意義。分布式發電的應用是可再生能源的發展趨勢。加速發展大型分布式電源并網發電，是改變和優化電力結構的理想選擇，也是可持續電力供應的理想模式。并且分布式發電的發展有利于實現電力產業的多元化，可以通過引進、研發和儲備大量多元化的分布式發電技術把產業推向更高的層次，有利于分布式發電在更寬廣的領域中的應用。我們有充分理由相信未來的大型輸電線路和傳統供電系統，必將會被潔凈、小型的分布式電源所代替。