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图2给出一种典型的基于不同时间尺度上的微电网分层控制方案,它借鉴传统电力系统的三次电压/频率分层控制经验.图中EMS为能量管理系统.
图2中,第1层为分布式电源自身的运行控制,分布式电源应结合自身的控制特性和系统运行模式来选择恰当的控制策略.并网运行时,大电网提供系统电压频率参考值,从而所有分布式电源均采用PQ控制方法进行功率输出;而孤网运行时,系统内同步发电机组或电压源逆变型微电源采用下垂控制方法支撑系统电压频率稳定,而可再生能源等其他微电源则选取PQ控制方法自行注入电能.第2层为微电网动态运行控制,它通常是采用中央控制器(MGCC)实现微电网的并网运行、孤网运行和孤/并网模式切换三种不同状态的运行控制,维持整个微电网系统的稳定运行.第3层为微电网经济运行和能量管理层次的控制[47G50],它是在保证系统稳定可靠运行的基础上通过优化分配各分布式电源的负荷功率,使系统总运行成本最小化的动态能量管理.
2.3微电网的保护
微电网的保护,是指当微电网发生故障时,能够快速识别及定位故障、切除故障并恢复微电网安全稳定运行的一种关键技术.目前,微电网的保护技术主要有基于自适应继电器的自适应保护系统、基于电压的保护方法、差动保护、过流保护、距离保护等.由于微电网的并网运行和孤网运行之间具有较大不同的运行控制特性,所以两种运行模式下所呈现的故障特性以及所采用的保护方法均有所不同.下面分别给出了在并网运行和孤网运行两种模式下的基本微电网保护方法.并网运行模式下的微电网保护步骤主要分为3个阶段:①故障定位,可采用负序功率方向元件、故障分量方向元件或基于电流突变量的定位方法来实现故障定位,确定故障是微电网外部故障还是内部故障;②根据不同的故障位置,选取恰当的故障保护策略(无论何种故障,微电网马上解列而进入孤网运行,无论何种故障,微电网始终与大电网连接,作故障穿越运行,若为外部故障则微电网马上解列而进入孤网运行,而若为内部故障则微电网继续接入大电网并作故障穿越运行);③排除故障.孤网运行模式下的微电网保护主要分为两个阶段:①故障定位,即确定故障是微电源故障还是馈线故障;②排除故障.因此,在设计独立微电网的保护方案时,应分别考虑馈线保护和电源保护的具体配置,以及它们之间的协调与配合.
2.4微电网的经济运行
微电网经济运行作为微电网系统经济性的最终体现,也是微电网研究的一项关键技术.微电网的经济运行目的是基于间歇性电源出力预测、负荷需求预测、市场信息等基础数据,通过建立适当的经济调度模型、调度策略以及相应的优化算法,在保证安全稳定可靠运行的前提下实现最小化的系统运行成本、提高能源利用效率、减少温室气体的排放.与传统电力系统的调度过程相似,微电网系的经济运行也包含有离线经济调度(调度计划)和在线经济调度(实时调度)两个不同阶段,如图3所示.
由图3可知,为了实现微电网的经济运行目标,需要综合运用功率预测、优化调度模型、调度策略和优化调度算法等相关方法和技术.
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