微电网动态稳定性研究述评-北极星储能网

投稿

我要投稿

华南理工大学电力学院、广东省绿色能源技术重点实验室（华南理工大学）、风电控制与并网技术国家地方联合工程实验室（华南理工大学）的研究人员赵卓立、杨苹、郑成立、许志荣、王月武，在2017年第10期《电工技术学报》上撰文指出，在微电网内部，电力电子变换器接口型分布式电源广泛存在。

电力电子接口微源与传统交流同步发电机在功率变换、控制策略和动态特性方面差异性较大，控制方法的多样性以及电力电子接口微源的高渗透率将给低惯量微电网的安全稳定运行带来严峻挑战。同时，多类型微源、多类型负荷在微电网内混合共存，可能引发源源耦合交互、负荷间交互以及源荷交互，不同特性的设备间相互作用将重新塑造区别于传统电力系统的动态响应特性，并诱发稳定性问题。

首先对近年来国内外微电网稳定性的研究进行评述，归纳总结可再生能源渗透率不断提升下微电网典型运行特性和存在的动态稳定性问题；在微电网动态稳定性分类的基础上，分别从微电网动态稳定问题和微电网动态稳定分析方法两方面对微电网稳定性的研究动态进行分析、评价和探讨；最后，预测和探讨了微电网稳定性研究的发展趋势。

可再生和绿色分布式发电系统渗透率的不断提高，将促进发电方式、输配电方式和电能使用方式出现新的变革。作为实现智能电网中主动配电网的有效方式，微电网有利于引入大量可再生能源发电，减少太阳能、风能等强波动性/间歇性能源的接入对大电网造成冲击，在中低压层面上有效解决分布式电源高渗透率运行时的问题，同时降低电网脆弱性，使电力系统更可靠、安全、清洁和经济[1-3]。

微电网是由分布式电源（DistributedGenerators,DGs）、分布式储能（DistributedStorages,DSs）、能量转换装置、相关负荷、联合协调控制保护装置和智能调度系统组成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统[4-6]。

微电网运行分为并网及离网（孤岛）两种运行模式[7]。正常状况下，微电网通过公共耦合点（PointofCommonCoupling,PCC）与主网相连，微电网与主网配网系统进行电能交换，共同给微电网中的负荷供电；当监测到主网故障或电能质量不能满足要求时，或应用于偏远地区和海岛供电时，微电网需孤岛运行，由微电网内的分布式电源给微电网内关键负荷继续供电，保证负荷的不间断电力供应，维持微电网自身供需能量平衡，从而提高了供电的安全性和可靠性。

微电网中央控制器（MicrogridCentralController,MGCC）需要根据实际运行条件的变化实现两种模式之间的平滑切换[8]。

传统电力系统稳定性分析体系建立在同步发电机理论基础上，功角稳定、频率稳定与电压稳定及其对应的小干扰动态与暂态稳定、短期和长期等稳定性问题均与同步发电机的动态特性密切相关[9]。

而在微电网内部，分布式电源以电力电子变换器（Power-Electronic-Converter,PEC）接口微源而广泛存在，电力电子接口微源具备与传统电力系统电源功率变换、控制策略和动态特性的差异性，控制方法的多样性、电力电子接口微源高渗透率将给微电网的协调控制和安全稳定运行带来严峻的挑战，经过数十年建立并完善的传统电力系统的控制与稳定性分析方法在微电网中很可能不再直接适用，这也成为智能微电网推广和普及的基础理论和技术瓶颈。

由于微电网中风力发电、光伏发电等可再生能源出力的强间歇性、随机性和弱支撑性的特点，其动态特性给微电网系统的稳定运行带来较大影响。因此，可再生能源高渗透率将给微电网的安全稳定运行带来巨大挑战[10]。

近年来，针对微电网稳定性问题得到了广泛的研究。然而，由于微电源接口类型、微电网类型、运行方式、控制策略、网络参数等具有多种形式，微电网稳定运行特性也会随之改变。为应对微电网的大规模发展，全面深入揭示微电网的稳定运行机制，在微电网的动态特性与稳定性分析方法方面亟待进一步探讨与研究。

本文针对微电网大规模发展的背景下，对近年来国内外微电网动态稳定性的研究进行评述，归纳总结可再生能源渗透率不断提升下微电网中存在的动态稳定性问题，分别从动态稳定问题和动态稳定分析方法的角度对微电网稳定性进行分析、评价和探讨，最后，预测和探讨了微电网稳定性研究的发展趋势。

1微电网接口变换类型和控制方法

图1给出了一个典型的微电网系统框图，系统代表了不同类型的微电源和负荷形式的整合。微电源类型、负荷、网络拓扑参数、控制架构随着不同的应用场合、需求和实际条件而变化。

图1微电网系统典型构架图

分布式发电技术的差异化使得各种分布式电源具有不同的动态特性。表1归纳了典型的用于微电源（包括分布式发电系统和分布式储能系统）并入微电网的接口变换配置和对应的功率潮流控制方法。

一般地，微电源可通过多种类型的微电源接口接入微电网：包括AC旋转电机和电力电子变换器接口。AC旋转电机接口一般连接具有较大惯性时间常数的分布式发电单元，对应响应速度较慢，如柴油发电机、小水电和定速风电机组等[11,12]，其机械转子速度响应时间尺度大于500ms。

而电力电子变换器接口单元对应响应速度相对较快的分布式发电单元，如光伏发电系统、变速风电机组、燃料电池发电系统、能量型和功率型储能系统等[13-15]。需要指出的是，对于电力电子变换器接口，其直流电容电压响应时间尺度大于100ms，交流电感电流响应时间尺度约为10ms[16]。

除少数直接并网的分布式电源外，大部分分布式发电通过电力电子变换器并网。因此分布式发电系统是一个由一次能源、电力电子变换器和控制系统等环节相互耦合的强非线性系统，其输出动态特性是各单元在多个时间尺度上特性的叠加[17]。

表1微电源典型接口变换类型和功率潮流控制方法

根据微电网协调控制架构和运行控制的需求，电力电子变换器的功率潮流控制方法能够归类分为：电网跟随型、电网形成型、电压源型电网支持和电流源型电网支持控制策略，如图2所示[18-20]。电网跟随型电力电子变换器主要目标是向微电网输送特定的有功和无功功率，它们能够用连接到微电网中的理想电流源及其并联高阻抗表示。

电网形成型电力电子变换器可作为微电网主电源控制，提供微电网电压和频率参考，该类变换器能够用并网的具有低输出阻抗的理想电压源等效。此外，电网支持型变换器可细分为电压源型和电流源型，可分别用理想电压源串联输出阻抗和理想可控电流源并联输出阻抗等效表示；该类变换器能够通过调整输出功率直接或间接地参与微电网电压和频率调整。

图2微网中微电源电力电子变换器的四种基本功率潮流控制结构

由上述分析可知，与传统电力系统稳定性相比，多类型微源、多类型负荷在微电网内混合共存，可能引发源源耦合交互、负荷间交互以及源荷交互，不同特性的设备间相互作用将重新塑造区别于传统电力系统的动态响应特性，并诱发稳定性问题。

原标题：微电网动态稳定性研究述评

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

订阅北极星周刊，精彩内容不再错过！

特别声明：北极星转载其他网站内容，出于传递更多信息而非盈利之目的，同时并不代表赞成其观点或证实其描述，内容仅供参考。版权归原作者所有，若有侵权，请联系我们删除。

凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创，转载需获授权。

阅读下一篇

简直不要太块以色列黑科技电池充电5分钟能跑480公里

微电网查看更多>分布式电源查看更多>分布式发电系统查看更多>

姓名：
性别：
出生日期：
邮箱：
所在地区：
行业类别：
工作经验：
学历：
公司名称：
任职岗位：

微电网动态稳定性研究述评

简直不要太块 以色列黑科技电池充电5分钟能跑480公里

登录注册

绑定账号

想要获取更精准资讯推荐？建议您完善以下信息~

订阅成功

简直不要太块以色列黑科技电池充电5分钟能跑480公里

想要获取更精准资讯推荐？建议您
完善以下信息~