山東理工大學智能電網(wǎng)研究院-電力行業(yè)：計劃孤島與孤立運行微電網(wǎng)同步定頻控制方法

暨天津大學電氣自動化與信息工程學院辦學90周年學術論壇計劃孤島與孤立運行微電網(wǎng)同步定頻控制方法暨天津大學電氣自動化與信息工程學院辦學90周年學術論壇隨著新能源發(fā)電比例的不斷提高，未來新型電力系統(tǒng)中配電網(wǎng)地位舉足輕羅馬CIRED2023大會上，意大利配電公司總經(jīng)理ANTONIOCAMMISECRA的主對8個國家13個配電公司調(diào)查結果表明，目前配電網(wǎng)注入的電量比例為22%;2050年將隨著配電網(wǎng)中分布式電源、儲能裝置滲透率的不斷提高，配電網(wǎng)更容易實現(xiàn)功率就地平衡。未來配電網(wǎng)可隨時在大電網(wǎng)停運時，以計劃孤島/微電網(wǎng)的形式給當?shù)刎摵晒╇?，對于電力系統(tǒng)抵御自然災害與戰(zhàn)爭的破壞，提高供電可靠性具有重要的意義!蚯蚓可斷臂再生，具有頑強的生命力!配電網(wǎng)隨時以孤島形式運行，具有優(yōu)越的韌性與靈活性!計劃孤島：能夠脫離大電網(wǎng)孤立運行的整體或部分公共配電網(wǎng)一般指可以孤立運行的用戶側供電系統(tǒng)微電網(wǎng)/計劃孤島關鍵技術電壓/頻率運行控制技術Micro.Fuelcells微電網(wǎng)運行控制方式-主從控制主從控制：主電源采用定頻調(diào)壓控制方式，為微電網(wǎng)提供電壓和頻率支撐；其它分布式電源不能即插即用。微電網(wǎng)運行控制方式-電壓與頻率下垂控制下垂控制特性或同步機運行特性控制方法復雜存在頻率與電壓穩(wěn)定問題配電線路的R/X比高，有功與無功控制不解耦，難以達到大電網(wǎng)的下垂控制效果。微電網(wǎng)故障引發(fā)功率振蕩示例暨天津大學電氣自動化與信息工程學院辦學90周年學術論壇同步定頻電流源運行控制方法同步定頻運行控制的基本原理針對逆變器主導的配電網(wǎng)計劃孤島或孤立運行的微電網(wǎng)控制逆變器輸出初相角為零(相對于同步脈沖)的定頻(50Hz)電流。根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化調(diào)節(jié)電源輸出電流幅值，使電網(wǎng)電壓運行在合格逆變器輸出電流同步，控制過程類似單臺逆變器給負荷供電，也類似于直流電網(wǎng)控制過程。9采用I/V下垂控制分配電源電流根據(jù)電網(wǎng)電壓確定電源輸出電流電壓上限1.1以電壓小于0.97值1.3/。額定負荷時輸出額定電流/,電網(wǎng)電網(wǎng)負荷減少一半時，電源電流減少約一半，電壓上升至1.05。實際系統(tǒng)中宜采用折線下垂特性無功補償控制方法負荷電壓相位角(相對于電流相量)等于負荷阻抗角■配置就地無功補償裝置，為負荷提供無功功率，提高電源功率因數(shù)。無功補償容量投入原則：電壓相位角最小。線路阻抗的影響靠近負荷的電源2的輸出電流較沒有線路阻抗時增加遠離負荷的電源1的輸出電流較沒有線路阻抗時減少就地電源多出力，有利于降低線逆變電源控制系統(tǒng)電流控制單元保證電源輸出電流初相角為零(相對于同步脈沖)的正弦電壓跟蹤控制單元根據(jù)實時電壓、電流確定電源實際輸出的電流幅值Is,改善電壓控制動態(tài)特性。U諧波電壓抑制方法同步定頻電流源內(nèi)阻高，非線性負荷諧波電流在電源內(nèi)阻上產(chǎn)諧波電壓。逆變器向系統(tǒng)中注入與負荷諧波電流電源內(nèi)阻的諧波電流為零，從而消除電流源逆變器等效電路逆變器逆變器注入諧波電流等效電路對同步定頻控制方法的評價簡化控制方法克服傳統(tǒng)控制方法頻率、電壓穩(wěn)定問題相互耦合，易發(fā)生失穩(wěn)事故的缺陷。該方法可用于構建低頻交流電網(wǎng)(如5Hz),使其具有多端柔性直流電網(wǎng)的優(yōu)暨天津大學電氣自動化與信息工程學院辦學90周年學術論壇物理試驗結果光伏光伏光伏光伏公共配電變壓器負荷1區(qū)域1AC|區(qū)域2負荷2PCS1與PCS2采用同步定頻控制蹤控制兩個孤島區(qū)域并列，并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)運行試驗100ms內(nèi)完成離網(wǎng)運行方式轉(zhuǎn)換 電網(wǎng)電壓區(qū)域1電壓——區(qū)域2電壓兩個區(qū)域孤島并列運行，負荷與電源退出運行試驗區(qū)域1系統(tǒng)電壓變化符合要求。 區(qū)域1電壓——區(qū)域2電壓 PCS1電流PCS2電流兩個區(qū)域孤島并列運行，負荷與電源投入試驗區(qū)以1系統(tǒng)電壓變化符合要求。20ms區(qū)域1負荷投入 區(qū)域1電壓區(qū)域2電壓 兩個區(qū)域孤島分列運行試驗區(qū)域1 兩個孤島區(qū)域并列運行試驗區(qū)域1——并網(wǎng)點電流——PCS1電流PCS2電流50ms后進入穩(wěn)定運行狀態(tài)。利用逆變器輸出可靈活調(diào)節(jié)的優(yōu)點，提出了一種計劃孤島/孤立運行微電網(wǎng)同步定頻控制方法。逆變器電源輸出電流相位同步，規(guī)避了頻率/電壓下垂控制方法存在的頻率穩(wěn)定與功率振蕩問題，使交流電網(wǎng)控制過程類似直流電網(wǎng)。數(shù)字仿真與物理試驗初步驗證了新方法的可行性與優(yōu)越性新方法用于實際工程，還需做大量理論與技術研究工作。以下專家與研究生參加了項目研究與討論工作：山東理工大學趙艷雷教授、彭克教授、熊立新教授、王蕾副教授、陳佳佳副教授、路茂增博士，徐