CN105337302A - 微电网的控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微电网的控制方法和装置。其中，该方法包括：将微电网接入配电网，微电网包括如下设备：三联供发电机、光伏电池板、蓄电池组、多级负荷、无功补偿设备和有源滤波装置；获取微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果，控制模式包括：并网控制模式、孤岛控制模式、并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式和孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式；使用数字仿真结果验证微电网中设备在各种控制模式下的控制结果是否满足预定结果。通过本发明，能够对微电网中各个设备进行控制。

Description

微电网的控制方法和装置

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体而言，涉及一种微电网的控制方法和装置。

背景技术

由于DG大多是基于电力电子接口接入微电网的，因而电源缺少惯性，克服扰动的能力也较弱。同时微电网难以寻求中心控制点对整个系统做出快速反应并进行相应控制。因此如何协调微电网中各DG并进行合理的控制是微电网安全可靠运行的关键。而且配电网线路阻抗呈阻性，使电压不仅与无功功率有关也与有功功率有关，控制电压需要通过控制有功和无功功率两个方面来完成。

针对现有技术中无法针对微电网中各种设备的特殊性和复杂性进行控制的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种微电网的控制方法和装置，以解决无法针对微电网中各种设备的特殊性和复杂性进行控制的问题。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种微电网的控制方法，该方法包括：将微电网接入配电网，微电网包括如下设备：三联供发电机、光伏电池板、蓄电池组、多级负荷、无功补偿设备和有源滤波装置；获取微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果，控制模式包括：并网控制模式、孤岛控制模式、并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式和孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式；使用数字仿真结果验证微电网中设备在各种控制模式下的控制结果是否满足预定结果。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种微电网的控制装置。该装置包括：接入模块，用于将微电网接入配电网，微电网包括如下设备：三联供发电机、光伏电池板、蓄电池组、多级负荷、无功补偿设备和有源滤波装置；获取模块，用于获取微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果，控制模式包括：并网控制模式、孤岛控制模式、并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式和孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式；验证模块，用于使用数字仿真结果验证微电网中设备在各种控制模式下的控制结果是否满足预定结果。

根据发明实施例，通过将微电网接入配电网，微电网包括如下设备：三联供发电机、光伏电池板、蓄电池组、多级负荷、无功补偿设备和有源滤波装置；获取微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果，控制模式包括：并网控制模式、孤岛控制模式、并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式和孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式；使用数字仿真结果验证微电网中设备在各种控制模式下的控制结果是否满足预定结果，解决了无法针对微电网中各种设备的特殊性和复杂性进行控制的问题，达到了对微电网中各个设备进行控制的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的微电网的控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的并网控制模式下的微电网的控制方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的孤岛控制模式下的微电网的控制方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下的微电网的控制方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下的微电网的控制方法的流程图；

图6是根据本发明实施例的一级负荷母线频率变化情况的仿真示意图；

图7是根据本发明实施例的一级负荷母线相电压变化情况的仿真示意图；

图8是根据本发明实施例的蓄电池有功功率和无功功率变化情况的仿真示意图；

图9是根据本发明实施例的三联供发电机组有功/无功功率变化情况的仿真示意图；

图10是根据本发明实施例的二、三级负荷母线电压变化情况的仿真示意图；

图11是根据本发明实施例的二、三级负荷母线频率变化情况的仿真示意图；

图12是根据本发明实施例的光伏电池板出力变化情况的仿真示意图；

图13是根据本发明实施例的三联供发电机有功无功变化情况的仿真示意图；

图14是根据本发明实施例的二级负荷母线电压变化情况的仿真示意图；

图15是根据本发明实施例的二级负荷母线频率变化情况的仿真示意图；以及

图16是根据本发明实施例的微电网的控制装置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种微电网的控制方法。

图1是根据本发明实施例的微电网的控制方法的流程图。如图1所示，该微电网的控制方法包括步骤如下：

步骤S102，将微电网接入配电网，微电网包括如下设备：三联供发电机、光伏电池板、蓄电池组、多级负荷、无功补偿设备和有源滤波装置。

步骤S104，获取微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果，控制模式包括：并网控制模式、孤岛控制模式、并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式和孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式。

步骤S106，使用数字仿真结果验证微电网中设备在各种控制模式下的控制结果是否满足预定结果。

本申请上述方案基于微电网控制的特殊性和复杂性，结合微电网动态仿真模型，对微电网运行控制进行分析。解决了无法针对微电网中各种设备的特殊性和复杂性进行控制的问题，达到了对微电网中各个设备进行控制的效果。

例如，微电网系统中的电源可以包括三联供发电机、光伏电池板、xw蓄电池组、市电；负荷包括一级负荷、二级负荷和三级负荷；提高电能质量的设备包括无功补偿设备和有源滤波装置。针对以上设备，微电网控制策略可以包括四种控制方式：并网控制模式、孤岛控制模式、并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式和孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式。

下面分别就以上控制方式，在微电网不同运行工况下，结合数字仿真结果对微电网控制策略的正确性进行验证。最后，对微电网接入对配电网的影响进行了总体分析。

在本申请的一种可选实施例，在微电网处于并网控制模式下，步骤S104获取微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果的步骤可以包括如下实施方案：

在微电压及微电网母线电压正常且微电网侧的断路器处于闭合状态下，则微电网处于并网控制模式；其中，三联供发电机在并网控制模式下，按照以电定冷热或以冷热定电的方式来输出冷热电功率；蓄电池组在并网控制模式下，当与蓄电池组关联的微电网的母线侧断路器和旁路检修断路器同时出现故障时，蓄电池组为多级负荷中的一级负荷提供电能；光伏电池板在并网控制模式下，光伏电池板按照最大功率运行模式进行发电。

具体的，下面就结合图2对上述方案进行详细描述。

在微电网处于并网控制模式下，结合图2来描述微电网在并网控制模式下的控制策略，并将就微电网在并网控制模式下，在不同工况下的控制策略进行验证。

从图2所示的方案可知，微电网及微电网母线电压正常且PCC断路器的当前状态为闭合时，微电网进入并网控制模式，此时，光伏电池板采取最大功率追踪发电方式；非异常退出的设备重新投入运行；三联供发电机根据冷热的目标值，调节出力；虚拟实时电价的需求侧相应，最后返回。

1、判断标准：微电网侧断路器保持闭合状态，则判定微电网处于并网控制模式的状态。

2、相关设备的独立控制方法：

三联供发电机在并网控制模式下，独立控制的目标是根据三联供发电机不同的运行模式，如以电定冷热或以冷热定电，输出冷热电功率，满足冷热电负荷的需求。

蓄电池组系统在并网控制模式下，独立控制的目标是作为一级负荷的后备电源，当蓄电池组靠近微电网母线侧断路器和旁路检修断路器同时出现故障的时候，为一级负荷提供电力。

光伏电池板在并网控制模式下，光伏电池板的独立控制按照最大功率运行模式进行发电。

由此可知，在并网控制模式下，微电网控制方案是尽量做到微电网内用电量的自给自足，降低微电网介入系统对配电网造成的波动。微电网的有功电源包括三联供发电机组、xw蓄电池系统和光伏发电电池板。三联供发电机的调节功率步长是1kw，xw调节发出电流的步长是1A(1A*380V＝380W)，根据以上的调节特性，当微电网与电网交换功率超出用户设定的范围时，1kw以上的功率差额由三联供进行调节，1kw以下的功率差额由xw进行调节。

因此，在并网控制模式下，微电网的频率和电压取决于电网。要求三联供系统保证冷热电负荷的需求；光伏系统采取最大功率追踪的方式进行发电，充分利用太阳能这种清洁能源。

下面就上述方案在不同工况下的控制策略的验证进行详细描述：

工况一：三联供发电机、光伏电池板、蓄电池组运行，微电网的负荷小。

在此工况下，可以选取三个典型时刻下各电源(包括市电)及负荷的有功值(kw)，如下表1所示：

表1：

其中，当市电向微电网供电时，市电有功功率为正；当微电网向市电供电时，市电有功功率为负。从以上数据看出，各电源(包括市电)所发有功与负荷平衡，控制策略正确。

工况二：三联供发电机在以热定电的模式下。

在此工况下，可以选取典型时刻下各电源(包括市电)及负荷的有功值，如下表2所示：

表2：

与表1中的数据相比，三联供发电机的有功功率取决于热负荷。从以上数据看出，各电源(包括市电)所发有功与负荷平衡，控制策略正确。

工况三：三联供发电机运行

在此工况下，可以选取典型时刻下各电源(包括市电)及负荷的有功值，如下表3所示：

表3：

从以上数据看出，各电源(包括市电)所发有功与负荷平衡，控制策略正确。

工况三：光伏电池板供电大、小不同。

当光伏电池板大出力时，可以选取典型时刻下各电源(包括市电)及负荷的有功值，如表4所示：

表4：

从以上数据看出，各电源(包括市电)所发有功与负荷平衡，控制策略正确。

当光伏电池板小出力时，可以选取典型时刻下各电源(包括市电)及负荷的有功值，如表5所示：

表5：

从以上数据看出，各电源(包括市电)所发有功与负荷平衡，控制策略正确。

工况四：负荷大、小不同

当微电网大负荷时，可以选取典型时刻下各电源(包括市电)及负荷的有功值，如下表6所示：

表6：

从以上数据看出，各电源(包括市电)所发有功与负荷平衡，控制策略正确。当微电网小负荷时，从前面的日典型曲线可看出，各电源(包括市电)所发有功与负荷平衡，控制策略正确。

验证结果分析如下：

在微电网并网控制模式下，从典型时刻各工况下各电源(含市电)的出力与负荷平衡，控制策略正确。

在本申请的另一种可选实施例，在微电网处于孤岛控制模式下，步骤S104获取微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果的步骤可以包括如下实施方案：

在微电网侧的断路器处于闭合状态下，则微电网处于孤岛控制模式；其中，三联供发电机在孤岛控制模式下，结合蓄电池为微电网的所有负荷提供用电电能；蓄电池组在孤岛控制模式下，结合三联供发电机为微电网的多级负荷提供电能，且蓄电池组按设定时段进行充电；光伏电池板在孤岛控制模式下，光伏电池板按照最大放电功率进行发电。

具体的，下面就结合图3对上述方案进行详细描述。

在微电网处于孤岛控制模式下，结合图3来描述微电网在孤岛控制模式下的控制策略，并将就微电网在孤岛控制模式下，在不同工况下的控制策略进行验证。

从图3公开的流程可知，在微电网进入孤岛控制模式下，实时检测三联供发电机的发电功率，并实时监测电网电压及频率。

其中，在实时检测三联供发电机的发电功率的过程中，如果三联供发电机的发电功率>6kw，则投入一组光伏子开关；如果三联供发电机的发电功率>＝28kw，且光伏子开关全部投入，则三级、二级负荷按重要性逐步切除；如果三联供发电机的发电功率<3kw，则切除一组光伏子开关。

在实时监测电网电压及频率的过程中，微电网电压及频率恢复正常则进入孤岛控制模式。

1、判断标准：电网侧断路器保持闭合状态。

2、相关设备的独立控制方法：

三联供发电机在孤岛控制模式下，三联供发电机承担微电网负荷的用电请求。

蓄电池组在微电网孤岛控制状态下，微电网负荷由三联供系统和光伏系统供电，xw蓄电池组系统按设定时段充电。

光伏电池板按照最大放电功率进行发电。

在孤岛控制模式下，三联供发电机和光伏电池板负责微电网负荷的电力，在三联供发电机不存在的情况下，光伏应该退出运行；在三联供发电机可用的情况下，监测发电机出力和微电网的频率，当三联供发电机出力接近25kw的时候，说明三联供发电机出力过大，这时先查询光伏是否并网，若光伏并没有并网，则光伏电池并网。当三联供发电机出力到达30kw且微电网频率呈下降趋势，按照负荷的大小，进行切负荷操作。

下面就上述方案在不同工况下的控制策略的验证进行详细描述：

在微电网稳定运行后，为验证微电网在孤岛状态下控制策略的正确性，在微电网中加入模拟负荷，模拟微电网负荷变化情况下微电网控制策略的正确性，具体过程为：16：09，加入3kw模拟负荷；16：12，再加入3kw模拟负荷，三联供机组出力升至12.30kw，光伏系统出力几乎为零。

验证结果分析如下：在微电网孤岛控制模式下，通过在微电网中加入模拟负荷，模拟负荷的变化，在此过程中微电网控制策略正确。

在本申请的再一种可选实施例，在微电网处于并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，步骤S104获取微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果的步骤可以包括如下实施方案：

在微电压及微电网母线电压都低于预定电压值，且在微电网侧的断路器由闭合状态向打开状态进行转换之后，预定时间内断路器的状态固定的情况下，微电网处于并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式；其中，三联供发电机在并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，三联供发电机在模式转换成功之后，重新并入微电网进行发电；蓄电池组在并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，在断开蓄电池组到微电网的母线侧的断路器开关之后，蓄电池组经过预定时间内的自身模式转换之后对负荷进行不间断供电；光伏电池板在并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，在三联供发电机重新接入微电网之后，光伏电池板重新并入微电网进行发电；在并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，多级负荷中的一级负荷不间断供电，二级负荷和三级负荷在断开与微电网的连接之后，如果三联供发电机恢复供电，则重新接入微电网中。

具体的，下面就结合图4对上述方案进行详细描述。

在微电网处于并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，结合图4来描述微电网在并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下的控制策略，并将就微电网在并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，在不同工况下的控制策略进行验证。

从图4公开的流程可知，在微电网及微电网母线电压都低于180V时，开始进入并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式，此时，并网开关经过8ms时间将微网与大电网解列，储能逆变系统保证一级负荷在模式转换过程中只有8ms停电时间，接着断开二、三级负荷、发电机、光伏、储能逆变系统与母线的连接断路器，从而使得三联供发电机转换为孤岛控制模式并启动，在合上三联供出线断路器，三联供发电机系统重新开始发电，合上二、三级负荷出线断路器，恢复二、三级负荷供电，如果合上光伏出线断路器，则光伏重新并入微网发电，如果合上储能逆变系统出线断路器，一级负荷由三联供供电，此时微电网进入孤岛控制模式。

1、判断标准：配电网侧断路器由闭合状态向打开状态进行转换，当检测到断路器状态发生变化时，可以通过延时20ms再次检测电网侧断路器的状态，若状态不发生变化则上一次的判断无误，微电网开始模式转换，否则维持上次微电网的状态不变。

2、相关设备的独立控制方法：

蓄电池组系统：首先断开xw蓄电池组系统到微电网母线侧的断路器开关，xw系统经过约8ms自身模式转换，可以实现负荷的不间断供电。

三联供发电机系统在微电网并网向孤岛转换过程中，会存在约8-10s的模式转换时间，然后才能重新并入微电网进行发电。所以，二、三级负荷和光伏电池在三联供重新并网发电后，才能重新接入电网。

光伏电池板在此模式下，应该先从微电网切除，待三联供重新接入微电网后，再并入微电网进行发电。

负荷：一级负荷能够实现不间断供电，二级负荷和三级负荷首先断开与微电网的连接，待三联供恢复供电后，重新接入电网中。

由此可知，xw逆变器可以保证8ms由PQ控制变为VF控制，保证了一级负荷的无缝切换；二、三级负荷在此过程中会发生断电行为，在三联供系统经过8-10s模式转换后，重新恢复电力。在三联供供电电压和频率稳定后，光伏并入微电网进行发电。

下面就上述方案在不同工况下的控制策略的验证进行详细描述：

以某次微电网由并网转孤岛的典型操作和仿真结果来验证微电网在此过程中控制策略的正确性。

第一方面：操作前系统状态：

此次操作开始于某日下午15：37，此前微电网的初始运行数据如下表7所示：

表7：

项目	市电	三联供	光伏	一级负荷	二、三级负荷
						有功(kw)	1	5.81	0.19	4.55	1.74

第二方面：操作过程

15：37，拉开421-1开关，在421-1开关失电时，PCC开关几乎与其同步断开，此时微电网与市电系统分离，微电网运行模式由并网转为孤岛。

蓄电池组系统经过8ms模式转换时间，通过双向逆变器向负荷供电，实现一级负荷的不间断供电。其中，xw系统的模式转换时间可由下图中通过观测一级负荷相电压的变化而得出。

三联供发电机提供的三联供系统与光伏系统在微电网孤岛运行后，即时与微电网分离，导致二、三级负荷失电。

15：42，三联供系统重新并入微电网，二、三级负荷恢复供电，xw系统母线侧开关并网，三联供系统为负荷供电，光伏系统并入微电网。

15：50，微电网在孤岛模式下达到稳定运行状态，三联供系统出力为6.3kw，光伏系统出力几乎为0。

验证结果分析如下：

Xw蓄电池组的逆变器可以保证8ms由PQ控制变为VF控制，保证了微电网一级负荷的无缝切换；三联供系统须经过模式转换，在此过程中，二、三级负荷失电；待三联供系统重新并入微电网后，光伏并入微电网，共同为微电网负荷供电，二、三级负荷恢复。

在本申请的又一种可选实施例，在微电网处于孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，步骤S104获取微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果的步骤可以包括如下实施方案：

在微电网侧的断路器由打开状态向闭合状态进行转换之后，且预定时间内断路器的状态固定的情况下，微电网处于孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式；其中，三联供发电机在孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，在转入并网控制模式之后，三联供发电机从停机状态重新启动发电；蓄电池组在孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，在闭合蓄电池组到微电网的母线侧的断路器开关之后，对蓄电池组充电，并对负荷进行供电；光伏电池板在孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，在光伏电池板与微电网断开之后，如果微电网的电压和频率稳定之后，将光伏电池板重新并入微电网进行发电。

具体的，下面就结合图5对上述方案进行详细描述。微电网在孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式的过程中的控制策略，在本节中将就微电网在孤岛向并网模式转换过程中的控制策略进行验证。

从图5公开的流程可知，微电网进入孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式时，首先，将三联供发电机停机并转换为并网控制模式；进而断开二、三级负荷、发电机、光伏、储能逆变系统与母线的连接断路器；然后将并网开关合闸，待并网开关合闸之后，可以合上三联供发电机的供出线断路器，使三联供系统重新开始发电、合上二与三级负荷出线断路器，恢复二、三级负荷供电，最后合上储能逆变系统出线断路器，此时微电网进入并网控制模式。

1、判断标准：配电网侧断路器由打开状态向闭合状态进行转换，当检测到两次状态不一样的时候，可以在延时20ms之后再次采集电网侧断路器的状态，若与上一次状态相同，则进入微电网的模式转换程序，否则维持微电网的当前状态不变。

2、相关设备的独立控制方法：

三联供发电机进行模式转换，转入PQ控制方式。

蓄电池组xw系统进行模式转换，进入PQ控制方式。

光伏电池板先从微电网中断开，待微电网电压和频率稳定后，重新并入微电网。

负荷：一级负荷可以通过xw系统保证不断电，二、三级负荷在三联供机组模式转换中短时失电。

下面就上述方案在不同工况下的控制策略的验证进行详细描述：

1、操作过程：

16：15，合上断路器开关，PCC开关经36s合闸。在微电网由孤岛控制模式向并网控制模式的转换过程中，一级负荷电压没有明显的变化，实现了微电网一级负荷的不间断供电。

三联供发电机系统与光伏系统在微电网并网后，即与微电网分离，二、三级负荷停电，一级负荷由xw系统供电。

16：21，三联供机组重新并入电网，二、三级负荷恢复供电，一级负荷转由系统供电，光伏系统也并入微电网，但出力几乎为0。

16：25，微电网在经过模式转换后，重新达到稳定运行状况，三联供系统机组出力达到12.30kw，市电交换功率和光伏系统出力都几乎为0。

验证结果分析如下：三联供进行模式转换，转入PQ控制方式，微电网一级负荷由储能系统实现不间断供电，二、三级负荷有短时停电。

下面，将根据数字仿真的结果对微电网控制策略的正确性进行验证。可以采用的软件为DIgSILENT，它的动态仿真内核与元件模型库和仿真语言一起构成了进行暂态分析的强有力工具，既可以进行短期(电磁)暂态仿真，也可以进行中期(机电)暂态仿真和长期暂态仿真。这里，分别在微电网并网转孤岛运行和孤岛时光伏出力大幅下降两种运行方式下对微电网控制策略的正确性进行验证。

第一：并网控制模式向孤岛控制模式转换。

设定微电网某时刻运行方式为三联供发电机发出功率15kW/3kvar，光伏组件发出功率10kW/0kvar，蓄电池零出力。

负荷情况：一级负荷17kW(功率因数0.9)；二级负荷2.4kW(功率因数0.8)；三级负荷30kW(功率因数0.95)。

设定3s时断开微电网与配电网连接开关，同时断开二级负荷母线与一级负荷母线之间母联开关，由于蓄电池模式转换时间较快，一级负荷母线平滑切换至孤岛控制模式。

结合图6至图8所示的仿真曲线可以看出，由于储能电池快速响应，在微电网由并网控制模式转换成孤岛控制模式时，一级负荷母线频率和电压经过短时间波动后迅速恢复到正常水平并保持稳定。

由于三联供发电机系统在微电网并网控制模式转换成孤岛控制模式转换过程中，会存在8s左右的模式转换时间，然后才能重新并入微电网进行发电。所以二级负荷和光伏电池在孤岛运行时暂时断开(三级负荷孤岛模式下完全切除)，在三联供重新并网发电后，重新接入电网。

在设定8s时投入三联供燃气轮机，11s时投入二级负荷时，图9示出二级负荷恢复供电后三联供燃气轮机的有功无功变化情况；图10～11分别示出二级负荷恢复供电过程中母线电压、频率的变化情况。

可见，二级负荷接入母线后，三联供机组输出有功功率和无功功率(电磁功率)突增，经过短时间的振荡后恢复稳定，母线电压和频率同样经过短时振荡恢复至正常水平。

由于光伏发电为间歇式随机性电源，其功率输出情况受光照辐射、温度等环境因素影响较大。并网时，光伏出力的波动通过三联供机组的调节由大电网承担，系统频率和电压维持恒定；当电网故障，微电网孤岛运行时，光伏出力波动对微电网运行带来一定的影响。

在设定在6s时光伏出力突降为0时，图12为光伏系统有功无功出力变化情况，图13为三联供机组的响应情况，图14～15为二级负荷母线的电压和频率变化情况。

可以看出，在当前运行方式下，光伏出力大幅下降对微电网运行影响较小，当燃气轮机备用容量较大时，其快速出力响应可以使二级负荷母线电压和频率在小幅震荡后维持一个较为稳定的水平，保证二级负荷正常供电。

下面就配电网接纳能力进行分析：

第一方面：微电网接入对配电网的影响分析。

微电网内部一般包含负荷，所以微电网一般是接在相应电压等级的配电网。传统的配电网中的负荷一般只可以接受电能。由于微电网内电源的存在，微电网不能简单看做一个负荷。对于配电网，根据自身的运行控制策略，微电网可以在电源和负荷两种状态之间转换。这种新型资源的接入，使得配电网的潮流，电压分布，保护，网络损耗等有不同程度的变化。

第二方面：微电网接入对配电网潮流及网损的影响。

传统的配电网一般是放射状网络，通常由一个电源点供电，潮流往往是单向的。当微电网接入配电网后，有可能出现微电网向配电网倒送功率的情况。这样一来，整个配网的潮流就不再是单一方向的，有可能出现某个负荷节点由两侧联络线同时供电的情况。通过比照影响分布式电源减少配电网网损能力的因素，可以得出影响微电网改变配网潮流和网损的能力的因素为：微电网的接入位置、微电网可向电网传输的容量大小、微电网的运行控制策略。

当所有分布式电源都无法单独满足所连负荷节点的负荷功率时，分布式电源的接入使得整个配网的网损减少。当一部分分布式电源的输出功率超出所连节点负荷所需的功率，另一部分节点负荷则由配电网和分布式电源共同供电并且分布式发电总量小于全部负荷的需求量时，配电网中一部分线路的网损会增加，但是配网总体网损会减少。当分布式电源中至少有一个的发电量超出负荷节点的需求并且网中所有的分布式电源的总发电量大于系统负荷需求量的2倍时，整个配网的网损将会增加。如果有一个以上的分布式电源发电量超出负荷节点的需求但是全部分布式电源的发电量小于全部负荷需求量2倍时，配电网中一部分线路的网损会增加但是配网总体网损会减少。

通过以上分析可知，若微电网的并入减少了微电网所接节点负荷所需的功率，例如微电网以电源形式在配网中运行或者由微电网向节点的一部分负荷供电，则微电网减少了电源和负荷的距离，使得线路损耗和整个配网网损都有所下降。但是，若微电网的接入使得接入节点的性质变为纯电源，即微电网负担了所接节点所有负荷的供电并且有能力向配网供电，则一部分线路的损耗会增加。如果微电网向配电网供电的能力继续增强直至超过配网负荷总量的2倍，则整个配网的网损将超出微电网不接入时的数值。另一方面，当新建微电网的接入增加了所接节点的负荷总量，即微电网从配电网吸收电能，那么整个配电网的负担会增加，配电网的整体网络损耗会有所增加。

第三方面：对配电网电压的影响。

根据微电网对于配网的外特性不同，微电网接入对系统电压的影响也不同。当微电网对于配网可等效为一个负荷时，随着微电网从电网吸收功率的增加，微电网接入点的电压会不断降低并使其连接点附近的节点电压偏移增加。一般来说，配电网一般是开环运行，整个系统拓扑是放射状网络。电能输送送点(一般是上级变电站)作为唯一的电源点，是维持电压稳定的重要参考。微电网加入配电网后，可以成为新的电压稳定点。这些微电网承担的电压支持点分散于配网不同点，距离负荷点近，可以向配网提供无功功率，提高负荷点电压，比集中于一点的电压支持效果好。

第四方面：对配电网电能质量的影响。

微电网接入对配电网电能质量的影响主要是产生谐波的问题。微电网中的谐波源主要有两种：一是微电网中的分布式电源，另一种是各种各样的电力电子装置。谐波直接影响用户用电的质量，是供电公司不得不考虑的因素。

微电网可以在并网和孤网状态间顺利转换，同时具有向电网供电或接受电能的能力。这意味着微电网可以有很灵活的运行方式，导致了公共连接点处的潮流可能经常发生变化。这使得节点电压的波动情况发生变化。

微电网的接入对配电网的影响不只局限于以上几个方面。除了上面列出的潮流、网损、电压、电能质量等方面，配电网中的继电保护、重合闸等装置设施也可能要改变设置或重新配备。

下面就配电网接纳能力进行分析：

由于微电网的接入会对配网造成如上节分析的各种影响，所以在考虑配网对微电网的接纳能力时必须考虑微电网并入后的各方面影响是否在可承受范围内。配网对微电网的接纳能力是在不使配电网某些指标超出限定值的情况下，可以在配电网中接入的微电网的极限容量和位置。这是一个根据配电网的整体情况和微电网属性不同而改变的值，每个配网在其不同的目标要求下有不同的值。影响配电网对微电网接纳能力的因素主要有：配电网的拓扑结构，配网中电源及负荷的分布情况，配电网对网损、电压等指标的要求、配电网对微电网功能的要求(是否担任系统运行的调节任务)，所接入微电网的位置，微电网内部的配置和微电网自身的运行调度策略等。

综述可知，考虑微电网控制策略的特殊性，本发明针对微电网的四种运行方式，在不同工况下，对左安门微电网控制策略的正确性进行了验证；并利用数字仿真软件对左安门微电网的控制策略进行了仿真；最后，通过研究微电网接入对配电网的影响和配电网对微电网接入的吸纳能力，针对北京电网的特点以及左安门微电网所在丰台区的电网负荷特性，提出了左安门微电网与配电网的协调运行方案。

实施例二：

本发明实施例还提供了一种微电网的控制装置。

图16是根据本发明实施例的微电网的控制装置的示意图。如图16所示，该微电网的控制装置可以包括：接入模块10、获取模块12和验证模块14。

其中，接入模块10，用于将微电网接入配电网，微电网包括如下设备：三联供发电机、光伏电池板、蓄电池组、多级负荷、无功补偿设备和有源滤波装置；获取模块12，用于获取微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果，控制模式包括：并网控制模式、孤岛控制模式、并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式和孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式；验证模块14，用于使用数字仿真结果验证微电网中设备在各种控制模式下的控制结果是否满足预定结果。

优选地，在微电网处于并网控制模式下，获取模块12可以包括：第一控制模式，用于在微电压及微电网母线电压正常且微电网侧的断路器处于闭合状态下，则微电网处于并网控制模式；其中，三联供发电机在并网控制模式下，按照以电定冷热或以冷热定电的方式来输出冷热电功率；蓄电池组在并网控制模式下，当与蓄电池组关联的微电网的母线侧断路器和旁路检修断路器同时出现故障时，蓄电池组为多级负荷中的一级负荷提供电能；光伏电池板在并网控制模式下，光伏电池板按照最大功率运行模式进行发电。

优选地，在微电网处于孤岛控制模式下，获取模块12可以包括：第二控制模式，用于在微电网侧的断路器处于闭合状态下，则微电网处于孤岛控制模式；其中，三联供发电机在孤岛控制模式下，结合蓄电池为微电网的所有负荷提供用电电能；蓄电池组在孤岛控制模式下，结合三联供发电机为微电网的多级负荷提供电能，且蓄电池组按设定时段进行充电；光伏电池板在孤岛控制模式下，光伏电池板按照最大放电功率进行发电。

优选地，在微电网处于并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，获取模块12可以包括：第三控制模式，用于在微电压及微电网母线电压都低于预定电压值，且在微电网侧的断路器由闭合状态向打开状态进行转换之后，预定时间内断路器的状态固定的情况下，微电网处于并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式；其中，三联供发电机在并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，三联供发电机在模式转换成功之后，重新并入微电网进行发电；蓄电池组在并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，在断开蓄电池组到微电网的母线侧的断路器开关之后，蓄电池组经过预定时间内的自身模式转换之后对负荷进行不间断供电；光伏电池板在并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，在三联供发电机重新接入微电网之后，光伏电池板重新并入微电网进行发电；在并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，多级负荷中的一级负荷不间断供电，二级负荷和三级负荷在断开与微电网的连接之后，如果三联供发电机恢复供电，则重新接入微电网中。

优选地，在微电网处于孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，获取模块12可以包括：第四控制模式，用于在微电网侧的断路器由打开状态向闭合状态进行转换之后，且预定时间内断路器的状态固定的情况下，微电网处于孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式；其中，三联供发电机在孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，在转入并网控制模式之后，三联供发电机从停机状态重新启动发电；蓄电池组在孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，在闭合蓄电池组到微电网的母线侧的断路器开关之后，对蓄电池组充电，并对负荷进行供电；光伏电池板在孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，在光伏电池板与微电网断开之后，如果微电网的电压和频率稳定之后，将光伏电池板重新并入微电网进行发电。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微电网的控制方法，其特征在于，包括：

将微电网接入配电网，所述微电网包括如下设备：三联供发电机、光伏电池板、蓄电池组、多级负荷、无功补偿设备和有源滤波装置；

获取所述微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果，所述控制模式包括：并网控制模式、孤岛控制模式、并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式和孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式；

使用数字仿真结果验证所述微电网中设备在所述各种控制模式下的控制结果是否满足预定结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述微电网处于所述并网控制模式下，获取所述微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果的步骤包括：

在微电压及所述微电网母线电压正常且所述微电网侧的断路器处于闭合状态下，则所述微电网处于所述并网控制模式；

其中，所述三联供发电机在所述并网控制模式下，按照以电定冷热或以冷热定电的方式来输出冷热电功率；

所述蓄电池组在所述并网控制模式下，当与所述蓄电池组关联的所述微电网的母线侧断路器和旁路检修断路器同时出现故障时，所述蓄电池组为所述多级负荷中的一级负荷提供电能；

所述光伏电池板在所述并网控制模式下，所述光伏电池板按照最大功率运行模式进行发电。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述微电网处于所述孤岛控制模式下，获取所述微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果的步骤包括：

在所述微电网侧的断路器处于闭合状态下，则所述微电网处于所述孤岛控制模式；

其中，所述三联供发电机在所述孤岛控制模式下，结合所述蓄电池为所述微电网的所有负荷提供用电电能；

所述蓄电池组在所述孤岛控制模式下，结合所述三联供发电机为所述微电网的多级负荷提供电能，且所述蓄电池组按设定时段进行充电；

所述光伏电池板在所述孤岛控制模式下，所述光伏电池板按照最大放电功率进行发电。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述微电网处于所述并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，获取所述微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果的步骤包括：

在所述微电压及所述微电网母线电压都低于预定电压值，且在所述微电网侧的断路器由闭合状态向打开状态进行转换之后，预定时间内所述断路器的状态固定的情况下，所述微电网处于所述并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式；

其中，所述三联供发电机在所述并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，所述三联供发电机在模式转换成功之后，重新并入所述微电网进行发电；

所述蓄电池组在所述并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，在断开所述蓄电池组到所述微电网的母线侧的断路器开关之后，所述蓄电池组经过预定时间内的自身模式转换之后对负荷进行不间断供电；

所述光伏电池板在所述并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，在所述三联供发电机重新接入所述微电网之后，所述光伏电池板重新并入所述微电网进行发电；

在所述并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，所述多级负荷中的一级负荷不间断供电，二级负荷和三级负荷在断开与所述微电网的连接之后，如果所述三联供发电机恢复供电，则重新接入所述微电网中。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述微电网处于所述孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，获取所述微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果的步骤包括：

在所述微电网侧的断路器由打开状态向闭合状态进行转换之后，且预定时间内所述断路器的状态固定的情况下，所述微电网处于所述孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式；

其中，所述三联供发电机在孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，在转入所述并网控制模式之后，所述三联供发电机从停机状态重新启动发电；

所述蓄电池组在孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，在闭合所述蓄电池组到所述微电网的母线侧的断路器开关之后，对所述蓄电池组充电，并对负荷进行供电；

所述光伏电池板在孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，在所述光伏电池板与所述微电网断开之后，如果所述微电网的电压和频率稳定之后，将所述光伏电池板重新并入所述微电网进行发电。

6.一种微电网的控制装置，其特征在于，包括：

接入模块，用于将微电网接入配电网，所述微电网包括如下设备：三联供发电机、光伏电池板、蓄电池组、多级负荷、无功补偿设备和有源滤波装置；

获取模块，用于获取所述微电网中设备处于各种控制模式下的控制结果，所述控制模式包括：并网控制模式、孤岛控制模式、并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式和孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式；

验证模块，用于使用数字仿真结果验证所述微电网中设备在所述各种控制模式下的控制结果是否满足预定结果。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述微电网处于所述并网控制模式下，所述获取模块包括：

第一控制模式，用于在微电压及所述微电网母线电压正常且所述微电网侧的断路器处于闭合状态下，则所述微电网处于所述并网控制模式；

其中，所述三联供发电机在所述并网控制模式下，按照以电定冷热或以冷热定电的方式来输出冷热电功率；

所述蓄电池组在所述并网控制模式下，当与所述蓄电池组关联的所述微电网的母线侧断路器和旁路检修断路器同时出现故障时，所述蓄电池组为所述多级负荷中的一级负荷提供电能；

所述光伏电池板在所述并网控制模式下，所述光伏电池板按照最大功率运行模式进行发电。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述微电网处于所述孤岛控制模式下，所述获取模块包括：

第二控制模式，用于在所述微电网侧的断路器处于闭合状态下，则所述微电网处于所述孤岛控制模式；

其中，所述三联供发电机在所述孤岛控制模式下，结合所述蓄电池为所述微电网的所有负荷提供用电电能；

所述蓄电池组在所述孤岛控制模式下，结合所述三联供发电机为所述微电网的多级负荷提供电能，且所述蓄电池组按设定时段进行充电；

所述光伏电池板在所述孤岛控制模式下，所述光伏电池板按照最大放电功率进行发电。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述微电网处于所述并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，所述获取模块包括：

第三控制模式，用于在所述微电压及所述微电网母线电压都低于预定电压值，且在所述微电网侧的断路器由闭合状态向打开状态进行转换之后，预定时间内所述断路器的状态固定的情况下，所述微电网处于所述并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式；

其中，所述三联供发电机在所述并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，所述三联供发电机在模式转换成功之后，重新并入所述微电网进行发电；

所述蓄电池组在所述并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，在断开所述蓄电池组到所述微电网的母线侧的断路器开关之后，所述蓄电池组经过预定时间内的自身模式转换之后对负荷进行不间断供电；

所述光伏电池板在所述并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，在所述三联供发电机重新接入所述微电网之后，所述光伏电池板重新并入所述微电网进行发电；

在所述并网控制模式向孤岛控制模式转换的控制模式下，所述多级负荷中的一级负荷不间断供电，二级负荷和三级负荷在断开与所述微电网的连接之后，如果所述三联供发电机恢复供电，则重新接入所述微电网中。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述微电网处于所述孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，所述获取模块包括：

第四控制模式，用于在所述微电网侧的断路器由打开状态向闭合状态进行转换之后，且预定时间内所述断路器的状态固定的情况下，所述微电网处于所述孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式；

其中，所述三联供发电机在孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，在转入所述并网控制模式之后，所述三联供发电机从停机状态重新启动发电；

所述蓄电池组在孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，在闭合所述蓄电池组到所述微电网的母线侧的断路器开关之后，对所述蓄电池组充电，并对负荷进行供电；

所述光伏电池板在孤岛控制模式向并网控制模式转换的控制模式下，在所述光伏电池板与所述微电网断开之后，如果所述微电网的电压和频率稳定之后，将所述光伏电池板重新并入所述微电网进行发电。