分布式發(fā)電系統(tǒng)電孤島效應(yīng)對(duì)策的研究

第1章緒論1.1研究背景伴隨人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，對(duì)能量的需求越來(lái)越大，而與此同時(shí)化石能源的儲(chǔ)量卻難以滿足人們的需求。上世紀(jì)70年代，一場(chǎng)石油危機(jī)在全世界范圍蔓延，這些不可再生的傳統(tǒng)化石能源已經(jīng)非常稀少，導(dǎo)致地球上許多國(guó)度和區(qū)域陷入能源危機(jī)[1]。有關(guān)專家預(yù)測(cè)，如果保持現(xiàn)有的能源消耗速度，60年不到將消耗完地球已探測(cè)到的石油和天然氣。其次，無(wú)論是在開(kāi)發(fā)，輸送還是消耗這些化石能源的過(guò)程中，會(huì)嚴(yán)重破壞地球的生態(tài)環(huán)境。例如，長(zhǎng)期大量消耗化石燃料產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w使得地球溫室效應(yīng)越來(lái)越嚴(yán)重，地球表面溫度逐年升高，還使得地球南北兩級(jí)的冰川加速融化導(dǎo)致海平面上升。另外，消費(fèi)化石能源生成的煙塵霧霾、、也造成了十分嚴(yán)重的污染了空氣。正是在這樣的背景下，世界各國(guó)紛紛開(kāi)始關(guān)注能源問(wèn)題并相繼出臺(tái)各種緩解能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的政策，這也讓人們?cè)絹?lái)越重視新能源的發(fā)展，而新能源的一個(gè)主要研究方向就是分布式發(fā)電系統(tǒng)（DistributedGeneration）。1.2分布式發(fā)電系統(tǒng)1.2.1分布式發(fā)電系統(tǒng)的概念目前地球上主要的供電系統(tǒng)都是以“高電壓、大電網(wǎng)、大機(jī)組”為特點(diǎn)的集中式供配電系統(tǒng)。雖然這種單一集中的供電模式在全世界范圍內(nèi)占的比重高達(dá)90%，但是隨著當(dāng)今社會(huì)的進(jìn)步，能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及電力行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的大電網(wǎng)供電方式以及無(wú)法滿足更高的質(zhì)量要求和安全可靠性。由于大電網(wǎng)系統(tǒng)中任意一點(diǎn)發(fā)生故障都會(huì)影響或波及到整個(gè)電網(wǎng)，從而可能使局部時(shí)間擴(kuò)散成大范圍停電事故，嚴(yán)重影響用戶的供電。這種變故在海外有過(guò)先例，而且大電網(wǎng)很容易受到戰(zhàn)役或極端勢(shì)力的毀壞，甚至對(duì)國(guó)土安全形成威脅。另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的電網(wǎng)沒(méi)有跟蹤電力負(fù)載的變化的能力，當(dāng)用電高峰出現(xiàn)時(shí)是難以調(diào)整的，靈活性不夠。以是DG系統(tǒng)才慢慢引起人們的關(guān)注，而根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的研究歷程，將傳統(tǒng)電網(wǎng)和DG相結(jié)合才是節(jié)約成本提供能源利用率，滿足系統(tǒng)安全性和靈活性的最佳辦法。1978年美國(guó)最先提出了分布式發(fā)電的概念，即將多個(gè)小型發(fā)電裝置就近分布在負(fù)載周?chē)?，形成可單?dú)向負(fù)載輸送電，熱，冷能的系統(tǒng)。此后，這個(gè)概念慢慢被其他西方國(guó)家采納利用。當(dāng)前的分布式發(fā)電一般為那些在用電現(xiàn)場(chǎng)或負(fù)載附近配置一些容量小（低于數(shù)十兆瓦大于數(shù)千瓦）、節(jié)能且滿足現(xiàn)存配電網(wǎng)運(yùn)行條件的發(fā)電設(shè)備。目前主要包含燃料電池、燃?xì)廨啓C(jī)、小型太陽(yáng)能發(fā)電和小型風(fēng)能發(fā)電等發(fā)電設(shè)備。圖1-1是分布式發(fā)電系統(tǒng)的示意圖，因?yàn)榉植际桨l(fā)電裝置靠近局部電網(wǎng)即用電現(xiàn)場(chǎng)，能提升電網(wǎng)供電的可靠度和供電質(zhì)量，極大的優(yōu)化了傳統(tǒng)大電網(wǎng)供電方式缺乏靈活和不穩(wěn)定的問(wèn)題。分布式發(fā)電裝置多以清潔能源為主，隨著燃料電池和光伏產(chǎn)業(yè)以及風(fēng)力發(fā)電等新能源技術(shù)的發(fā)展，加快了分布式發(fā)電的圖1-1分布式發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖發(fā)展進(jìn)程。DG符合當(dāng)今和未來(lái)的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整方向和可持續(xù)發(fā)展方針，這也促使分布式發(fā)電成為未來(lái)電力行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。分布式發(fā)電結(jié)合傳統(tǒng)電力系統(tǒng)應(yīng)用有很多長(zhǎng)處，因?yàn)榉植际桨l(fā)電系統(tǒng)中并聯(lián)了很多局部電網(wǎng)，各局部電網(wǎng)是互相不影響的，可由分布式發(fā)電裝置單獨(dú)向負(fù)載供電，能避免大范圍停電事故，提高整個(gè)電網(wǎng)的安全可靠性；同時(shí)分布式發(fā)電能作為大電網(wǎng)發(fā)生意外故障時(shí)的補(bǔ)充，保證繼續(xù)供電，解決大電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定性不足的問(wèn)題；分布式發(fā)電系統(tǒng)能對(duì)局部電網(wǎng)的電能質(zhì)量及時(shí)實(shí)施監(jiān)視和控制，并且其輸配電損耗很低，不需要建立配電站，從而降低了輸配電成本，適合向一些偏遠(yuǎn)地區(qū)如山區(qū)、農(nóng)村以及一些中小城市的居民供電，即降低安裝成本節(jié)約資源又對(duì)環(huán)境友好；另外，由于各分布式發(fā)電裝置各自獨(dú)立，啟動(dòng)停止迅速，操縱簡(jiǎn)便且調(diào)峰性能優(yōu)異，適合實(shí)現(xiàn)全部機(jī)械化控制。1.2.2分布式發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用與前景隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的迅猛展長(zhǎng)，集中式配電網(wǎng)格局越來(lái)越大，但其弊端也慢慢體現(xiàn)出來(lái)，由于對(duì)供電質(zhì)量的要求不斷提高，集中式供電的安全性和靈活性往往不能滿足部分地區(qū)的需求。因?yàn)閰^(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡，要想在經(jīng)濟(jì)落后的地方構(gòu)建一定范圍的集中式電網(wǎng)系統(tǒng)需要破費(fèi)大量資源和時(shí)間周期，尤其是偏遠(yuǎn)山區(qū)，能源供應(yīng)問(wèn)題往往會(huì)限制當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展?？墒荄G系統(tǒng)能夠很好的解決這一問(wèn)題，在中國(guó)內(nèi)蒙和甘肅等地有著取之不盡的風(fēng)能資源，像內(nèi)蒙古一年的發(fā)電量已經(jīng)達(dá)到1億千瓦時(shí)，不僅可以滿足當(dāng)?shù)氐挠秒娦枨筮€能將多余電量送往其他地區(qū)，而且這種綠色環(huán)保的新能源發(fā)電技術(shù)能有效改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境污染問(wèn)題。分布式發(fā)電系統(tǒng)中不僅僅只有風(fēng)力發(fā)電能有效解決這些偏遠(yuǎn)地區(qū)的能源供應(yīng)問(wèn)題外，其他類(lèi)似于光伏發(fā)電技術(shù)，中小型水電站等新能源皆是不錯(cuò)的方法，理當(dāng)?shù)玫匠渥愕年P(guān)注。在中國(guó)大電網(wǎng)配備比較完善的地區(qū)比如城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，分布式發(fā)電系統(tǒng)通常作為集中式供電網(wǎng)的主要補(bǔ)充部分，這也是將來(lái)電力行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)之一。在DG系統(tǒng)中用得最為普及最受看好的就是熱電冷三者聯(lián)合技術(shù)了，由于在我國(guó)幾乎家家戶戶都需要這三種能量，其他醫(yī)院，商場(chǎng)等公共場(chǎng)所也存在需求[2]。這就為分布式能源系統(tǒng)三聯(lián)技術(shù)提供了很大的市場(chǎng)?，F(xiàn)在來(lái)看，分布式發(fā)電系統(tǒng)在我國(guó)配電網(wǎng)中所占比例很小還有待發(fā)展。但是不可否認(rèn)在將來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，隨著分布式發(fā)電和供配電技術(shù)的發(fā)展，分布式發(fā)電系統(tǒng)會(huì)逐漸被推廣取得關(guān)鍵性的進(jìn)步。其主要的應(yīng)用體現(xiàn)在這些方面：配合集中式大電網(wǎng)向城鎮(zhèn)居民，企業(yè)，工業(yè)以及公共設(shè)施供電，作為大電網(wǎng)的一個(gè)重要補(bǔ)充，主要是基于小型燃?xì)廨啓C(jī)，燃料電池，光伏發(fā)電的分布式發(fā)電系統(tǒng)。在大電網(wǎng)構(gòu)建耗資較大的偏遠(yuǎn)山區(qū)和農(nóng)村等地，主要依靠基于小型燃?xì)廨啓C(jī)和小型水電站，風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電的分布式發(fā)電系統(tǒng)來(lái)供電。用于能源的綜合利用，分布式發(fā)電系統(tǒng)可以因地制宜為用戶提供綜合熱能、冷能以及電能的解決方案，提高能源利用率，構(gòu)建生態(tài)能源循環(huán)體系。通過(guò)分布式發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相結(jié)合，利用分布式發(fā)電系統(tǒng)分布廣，易調(diào)節(jié)，啟?？斓忍攸c(diǎn)能有效提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定度、可靠度和靈活度。國(guó)外分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展已慢慢步入正規(guī)，在美國(guó)，小型分布式發(fā)電系統(tǒng)（1KW~10MW）正在成為未來(lái)分布式發(fā)電系統(tǒng)中的重要角色。由于分布式發(fā)電系統(tǒng)的高可靠性以及靈活性等種種優(yōu)點(diǎn)適用于工業(yè)，商業(yè)，居住等各種場(chǎng)所，預(yù)計(jì)不久后，新一代的容量在10千瓦到250千瓦之間的微汽輪機(jī)完全可以商業(yè)化，普及分布式發(fā)電系統(tǒng)。在其他歐洲國(guó)家如丹麥，芬蘭等，分布式發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量以及超過(guò)了總?cè)萘康?5%。如果說(shuō)電力市場(chǎng)化是電力行業(yè)的重大改革，那么分布式發(fā)電可認(rèn)為是電力行業(yè)的重大技術(shù)改革，兩者共同作用將使未來(lái)的電力行業(yè)呈現(xiàn)全新的面貌。1.3分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島效應(yīng)問(wèn)題1.3.1研究意義在集中式大電網(wǎng)慢慢向分布式發(fā)電系統(tǒng)過(guò)渡時(shí)，分布式發(fā)電系統(tǒng)給我們帶來(lái)很多便利的同時(shí)會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題。孤島效應(yīng)就是其中關(guān)鍵問(wèn)題之一，也是研究分布式發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)熱點(diǎn)。孤島效應(yīng)是指在與大電網(wǎng)并連的分布式發(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)主電網(wǎng)由于故障或維修等原因而停電時(shí)，分布式發(fā)電系統(tǒng)中的各局部電網(wǎng)中的發(fā)電裝置并沒(méi)有檢測(cè)到停電狀態(tài)而繼續(xù)向公共電網(wǎng)饋送電量，導(dǎo)致分布式發(fā)電裝置連同周?chē)?fù)載形成一個(gè)自給供電的孤島運(yùn)行狀態(tài)，如圖1-2所示。圖1-2孤島發(fā)生示意圖一般來(lái)說(shuō)，這種非人為的由于故障等偶然因素導(dǎo)致的孤島效應(yīng)稱之為非計(jì)劃孤島，對(duì)孤島效應(yīng)的研究分為兩種，一種是防止非計(jì)劃孤島產(chǎn)生的反孤島研究，另一種則是利用孤島效應(yīng)的研究。非計(jì)劃性的孤島效應(yīng)，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的設(shè)備或工作人員產(chǎn)生極大危害，所以對(duì)反孤島對(duì)策的研究是很有必要的；當(dāng)電網(wǎng)故障或檢修導(dǎo)致停電時(shí)，分布式發(fā)電系統(tǒng)其局部電網(wǎng)可以正常向負(fù)載供電從而減少不必要的停電損失，則讓人們意識(shí)到在研究反孤島對(duì)策和孤島監(jiān)測(cè)技術(shù)的同時(shí)，對(duì)孤島效應(yīng)的利用也是未來(lái)研究的主要目標(biāo)之一。本文主要介紹分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的反孤島對(duì)策研究，在后面章節(jié)會(huì)簡(jiǎn)單介紹微電網(wǎng)中對(duì)孤島效應(yīng)的利用問(wèn)題。1.3.2孤島效應(yīng)的危害在分布式發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，一旦沒(méi)有檢測(cè)到非計(jì)劃性的孤島，可能產(chǎn)生以下的危害：孤島產(chǎn)生后，由于電網(wǎng)沒(méi)有孤島檢測(cè)功能或反孤島環(huán)節(jié)，電網(wǎng)斷電后而分布式發(fā)電系統(tǒng)的局部電網(wǎng)依然正常工作，系統(tǒng)參數(shù)（如電網(wǎng)電壓、頻率等）會(huì)因?yàn)楣β势ヅ鋯?wèn)題產(chǎn)生波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)毀壞電網(wǎng)和其他電力設(shè)備。主電網(wǎng)停電后，由于有孤島存在，局部電網(wǎng)可能會(huì)帶電，如果此時(shí)電力維修人員去參與檢修工作，極有可能造成觸電事故，對(duì)于普通居民用電來(lái)說(shuō)也有很大危險(xiǎn)。分布式發(fā)電系統(tǒng)由于一般建造容量小的發(fā)電裝置，在孤島形成后，由于分布式發(fā)電裝置獨(dú)立向負(fù)載供電，其逆變器可能因超載而損毀。發(fā)生孤島的局部電網(wǎng)重新接入電網(wǎng)時(shí)，分布式電源與電網(wǎng)的相位可能不同，重新并網(wǎng)可能會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，從而損毀電力設(shè)備導(dǎo)致電網(wǎng)重合閘失效?？梢?jiàn)，孤島效應(yīng)的危害極其嚴(yán)重，分布式發(fā)電系統(tǒng)都要具備快速檢測(cè)出孤島問(wèn)題并能有效停止并網(wǎng)運(yùn)行的能力。基于可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)是減小傳統(tǒng)化石能源緊張的有效辦法，還可以提高傳統(tǒng)電網(wǎng)的供電可靠性和靈活性，而對(duì)于孤島效應(yīng)的檢測(cè)和研究就是為了極大程度的保證和發(fā)揚(yáng)這些優(yōu)點(diǎn)，并減少孤島問(wèn)題帶來(lái)的負(fù)面作用。1.3.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀雖然對(duì)于孤島效應(yīng)可以在一定計(jì)劃和范圍內(nèi)利用，但是由于現(xiàn)階段技術(shù)的不成熟還不能推廣使用，所以目前國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn)都放在如何檢測(cè)孤島效應(yīng)和反孤島對(duì)策上。雖然國(guó)際上已經(jīng)有了對(duì)于分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和并要求分布式發(fā)電系統(tǒng)要具備反孤島保護(hù)功能。但是由于各個(gè)國(guó)家本身的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和制度都不相同，所以各國(guó)都有自己相應(yīng)的并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求。如德國(guó)要求分布式發(fā)電系統(tǒng)采用阻抗測(cè)量方案或者ENS裝置，有些國(guó)家則要求使用過(guò)/欠頻保護(hù)防止孤島形成，如芬蘭。對(duì)于孤島效應(yīng)的檢測(cè)時(shí)間也各有不同，例如美國(guó)通常選擇1s作為所允許的檢測(cè)時(shí)間，日本則是0.5s~1s，而德國(guó)則規(guī)定只要時(shí)間不超過(guò)5s都是可允許的。在中國(guó)，以光伏系統(tǒng)的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為例，并網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，以額定電壓為準(zhǔn)，單向電壓允許偏差為-10%~+7%，頻率波動(dòng)要求不超過(guò)正負(fù)5%，總諧波電流應(yīng)小于逆變器額定輸出的5%，逆變器向電網(wǎng)饋送的直流電流分量不應(yīng)超過(guò)其交流額定值的1%，分布式發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)異常電壓的響應(yīng)需在表1-1規(guī)定的時(shí)間內(nèi)發(fā)生[3]。表1-1國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)下的電壓響應(yīng)時(shí)間公共點(diǎn)電壓最大斷開(kāi)時(shí)間V<50%0.1s50%~85%2.0s85%~110%正常工作范圍110%~135%2.0s135%<V0.05s1.4本文選題意義和主要研究?jī)?nèi)容基于可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)于能源調(diào)整，環(huán)境保護(hù)和電力系統(tǒng)都具有很重要的意義。這種以風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源為主要消耗的發(fā)電裝置可以極大緩解能源危機(jī)，在滿足社會(huì)發(fā)展所需的能源的同時(shí)對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染，還能改善傳統(tǒng)集中式供電網(wǎng)的缺點(diǎn)，提高電網(wǎng)的可靠度，安全度和靈活度。而在大力發(fā)展分布式發(fā)電系統(tǒng)的道路上，孤島效應(yīng)成為人們必須要面對(duì)的問(wèn)題。本文從孤島效應(yīng)的原理出發(fā)，對(duì)孤島效應(yīng)的形成原因，危害進(jìn)行了研究，并針對(duì)目前已有的幾種孤島檢測(cè)技術(shù)和反孤島對(duì)策，重點(diǎn)分析了基于并網(wǎng)逆變器的反孤島檢測(cè)方法中的被動(dòng)式和主動(dòng)式兩類(lèi)檢測(cè)方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。分析了基于坐標(biāo)系的孤島檢測(cè)性能評(píng)估方法,還介紹了微電網(wǎng)中對(duì)于孤島效應(yīng)利用的方法。第2章孤島效應(yīng)的基本問(wèn)題2.1孤島效應(yīng)產(chǎn)生的原理圖2-1是比較經(jīng)典的分布式發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，我們可以從這張圖著手研究不同形式的孤島效應(yīng)。如圖所示，典型的分布式發(fā)電系統(tǒng)由變電站和一條主要輸電線路組成，可以看到有許多的發(fā)電裝置并網(wǎng)進(jìn)入主輸電線路，一般大的分布式發(fā)電裝置直接連在主線路上如DG1和DG2（同步發(fā)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)），小型的類(lèi)似于光伏發(fā)電裝置則連在變壓器的低壓側(cè)如DG3。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，如果某處電路發(fā)生故障，C點(diǎn)開(kāi)關(guān)因保護(hù)作用自動(dòng)斷開(kāi)后，DG1完全有可能單獨(dú)向負(fù)載供電形成孤島。而電力系統(tǒng)自動(dòng)重合閘會(huì)在短時(shí)間內(nèi)閉合C點(diǎn)開(kāi)關(guān)恢復(fù)供電，重新將DG1并網(wǎng)。F點(diǎn)處熔斷器發(fā)生故障，同樣可能是DG3處形成一個(gè)孤島。圖2-1典型分布式發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)排除故障后，將孤島部分重新并網(wǎng)進(jìn)入電力系統(tǒng)，由于頻率或電壓等波動(dòng)或功率的不匹配都會(huì)導(dǎo)致一系列不確定情況從而毀壞電網(wǎng)設(shè)備。上面介紹的孤島效應(yīng)都是電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)引起的，接下來(lái)將參照?qǐng)D2-2，通過(guò)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具體研究孤島效應(yīng)產(chǎn)生的具體原因。圖2-2光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)如圖2-2所示，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)由光伏陣列和逆變器構(gòu)成，經(jīng)變壓器和斷路器K連接到電網(wǎng)中。電網(wǎng)無(wú)故障時(shí)，處于正常運(yùn)行狀態(tài)，使用RLC并聯(lián)電路來(lái)充當(dāng)負(fù)載電路，假設(shè)圖中的逆變器由正弦波進(jìn)行控制并且功率因素為單位值1。我們假設(shè)：此系統(tǒng)中通過(guò)逆變器向負(fù)載供給的總功率為，P為有功功率，Q為無(wú)功功率，而負(fù)載電路所需要的功率為，電網(wǎng)向負(fù)載提供的功率為。不考慮線路損耗，理想情況下滿足能量守恒，則在公共點(diǎn)a處功率關(guān)系如下：（2-1）因?yàn)槟孀兤鞯墓β室蛩貫?，所以逆變器產(chǎn)生的無(wú)功功率為零即Q為零。所以RLC負(fù)載電路的無(wú)功功率全部由電網(wǎng)單方面提供，有功功率的關(guān)系則分為兩種，一種是當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)逆變器產(chǎn)生的有功功率不足以提供負(fù)荷所需的有功功率時(shí)，其余有功功率由電網(wǎng)來(lái)提供，另一種情況是當(dāng)負(fù)載所需的有功功率少于逆變器產(chǎn)生的有功功率時(shí)，剩余的有功功率則會(huì)反饋到電網(wǎng)中。有功功率不匹配在電網(wǎng)斷電后對(duì)節(jié)點(diǎn)a處電壓幅度的變化并網(wǎng)后的當(dāng)?shù)刎?fù)載需要的有功功率都由光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器來(lái)供給，這種情況稱之為有功功率匹配，即，相反的就是有功功率不匹配。圖2-2中光伏并網(wǎng)系統(tǒng)提供的有功功率是：（2-2）其中是節(jié)點(diǎn)a處的電壓，是負(fù)載電路的等效電阻。電網(wǎng)斷開(kāi)后，當(dāng)?shù)刎?fù)載的所有有功功率都是由逆變器來(lái)供給，而節(jié)點(diǎn)a處的電壓隨著電網(wǎng)斷開(kāi)后而變化則有下列式子（2-3）其中是電網(wǎng)跳閘后導(dǎo)致孤島效應(yīng)產(chǎn)生時(shí)節(jié)點(diǎn)a處電壓，是公共耦合點(diǎn)a處電壓的變化量，R是負(fù)載電路中的實(shí)際電阻值。綜合上面式子（2-2）和（2-3）可以得出關(guān)于電阻R，節(jié)點(diǎn)a處電壓值以及電壓變化量的一個(gè)函數(shù)：（2-4）因此，圖2-2的分布式發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)載電路之間的失配功率為：（2-5）將式子（2-4）代入式（2-5）中得出失配功率的表達(dá)式為:（2-6）由式（2-6）可知，時(shí)一定也不為零，也就是說(shuō)在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)與負(fù)載出現(xiàn)功有功功率不匹配現(xiàn)象時(shí)，公共耦合點(diǎn)a處的電壓一定會(huì)因?yàn)橹麟娋W(wǎng)的斷電而發(fā)生變化。無(wú)功功率不匹配在電網(wǎng)斷電后對(duì)節(jié)點(diǎn)a處頻率的改變和有功功率的相匹配概念類(lèi)似，無(wú)功功率匹配則是指系統(tǒng)中負(fù)載所需要的無(wú)功功率都是由逆變器來(lái)供給，即。與之相反，如果則系統(tǒng)就屬于無(wú)功功率失配態(tài)勢(shì)，而且光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的越大的話，無(wú)功功率的失配程度就越嚴(yán)重。同樣假設(shè)和上文中提到的條件一樣，逆變器的功率因素為單位1，這時(shí)。如果光伏并網(wǎng)系統(tǒng)與當(dāng)?shù)刎?fù)載發(fā)生無(wú)功功率失去匹配，，系統(tǒng)正常并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)負(fù)載所需要的無(wú)功功率都是由電網(wǎng)單方面供給，則有：（2-7）式（2-7）中的是節(jié)點(diǎn)a處電壓的角頻率，也是并網(wǎng)后整個(gè)電網(wǎng)電壓的角頻率；則是圖2-2所示RLC負(fù)載電路中的諧波角頻率，取決于電路中的L和C的值，因?yàn)闊o(wú)功功率失配狀態(tài)下，所以。當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)電裝置與電網(wǎng)斷開(kāi)后，無(wú)功匹配會(huì)慢慢形成即負(fù)載所需的無(wú)功功率將轉(zhuǎn)而由逆變器來(lái)供給，則有：（2-8）上式表明光伏發(fā)電系統(tǒng)正常并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，處于無(wú)功功率失配狀態(tài)，在電網(wǎng)斷開(kāi)后，節(jié)點(diǎn)a處的電壓角頻率會(huì)向靠近，直到兩個(gè)頻率相同時(shí)，使得，從而完成系統(tǒng)的無(wú)功功率匹配。孤島效應(yīng)的產(chǎn)生條件綜上所述，分布式發(fā)電裝置并網(wǎng)后正常運(yùn)行時(shí)整個(gè)系統(tǒng)與負(fù)載的有功功率和無(wú)功功率都處于失配狀態(tài)，當(dāng)電網(wǎng)斷開(kāi)，并網(wǎng)結(jié)束后，由于光伏發(fā)電裝置要單獨(dú)向負(fù)載供電，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)處的電壓幅度和頻率都會(huì)開(kāi)始發(fā)生變化。功率的失配程度越高則對(duì)應(yīng)的電壓特征量變化也越大。如果，有功功率和無(wú)功功率的失配程度特別低甚至達(dá)到完全匹配狀態(tài)，那么電壓跳閘后節(jié)點(diǎn)a處的電壓幅度和頻率并不會(huì)有太大的變化，這會(huì)使得一些保護(hù)裝置感應(yīng)不到，從而導(dǎo)致逆變器繼續(xù)單獨(dú)向負(fù)載供電，這就是孤島效應(yīng)產(chǎn)生的根本原因。從而可以看出，如果分布式發(fā)電系統(tǒng)依靠電壓特征量的變化值有沒(méi)有達(dá)到提前設(shè)定的臨界值為判斷孤島產(chǎn)生的依據(jù)時(shí)，那么孤島產(chǎn)生的充分必要條件是：分布式發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器所產(chǎn)生的有功功率與負(fù)載電路所需的有功功率匹配一致；分布式發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器所產(chǎn)生的無(wú)功功率與負(fù)載電路所需的無(wú)功功率匹配一致[5]。2.2孤島效應(yīng)的檢測(cè)方法鑒于孤島效應(yīng)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備和人員有著很大的危害，所以分布式發(fā)電系統(tǒng)一定要具備迅速及時(shí)檢測(cè)到孤島效應(yīng)的能力，并采取有效措施降低其危害。隨著分布式發(fā)電技術(shù)的逐漸成熟，孤島檢測(cè)技術(shù)也有了很大的進(jìn)展。國(guó)內(nèi)外的專家們提出了多種多樣的孤島監(jiān)測(cè)方法，這些檢測(cè)技術(shù)大體上可以分成兩類(lèi)：外部孤島檢測(cè)技術(shù)和本地孤島檢測(cè)技術(shù)，其中本地孤島檢測(cè)技術(shù)又包括主動(dòng)法和被動(dòng)法兩類(lèi)。如圖2-3所示。圖2-3孤島檢測(cè)技術(shù)方法分類(lèi)外部檢測(cè)技術(shù)主要是基于通信的孤島監(jiān)測(cè)方法，它基于分布式發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)之間的通訊聯(lián)系，通過(guò)無(wú)線電通訊來(lái)比較分布式發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)兩端的狀態(tài)是否一致來(lái)檢測(cè)孤島效應(yīng)是否產(chǎn)生。主要的技術(shù)方法有連鎖跳閘法，電力線載波技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信等。這類(lèi)外部檢測(cè)孤島的方法又叫做遠(yuǎn)程檢測(cè)法，主要靠建立電網(wǎng)與分布式發(fā)電系統(tǒng)的通訊聯(lián)系，及時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，這種技術(shù)有著較高的可靠性，檢測(cè)盲區(qū)也比較少，適用于各種分布式發(fā)電系統(tǒng)，但是由于要在外部構(gòu)建通訊線路，造價(jià)較大而且不方便，所以一般用得比較少。本地孤島檢測(cè)又分為兩類(lèi)，一種是被動(dòng)式孤島監(jiān)測(cè)方案，另一種是主動(dòng)式孤島監(jiān)測(cè)方案。被動(dòng)式方案是依靠檢測(cè)分布式發(fā)電系統(tǒng)的電壓，頻率等系統(tǒng)參數(shù)來(lái)作為判斷依據(jù)的，如果這些測(cè)量數(shù)值超過(guò)正常范圍則表示發(fā)生了孤島效應(yīng)。被動(dòng)法有過(guò)/欠壓法、過(guò)/欠頻法。頻率變化率法。ROCOF法、電壓諧波檢測(cè)法等。主動(dòng)式方案則是向分布式發(fā)電系統(tǒng)中注入干擾信號(hào)，并網(wǎng)系統(tǒng)中的各類(lèi)參數(shù)隨擾動(dòng)信號(hào)而發(fā)生變化，將變化后的電壓，頻率這些參數(shù)與參考值相比從而檢測(cè)處主電網(wǎng)是否跳閘，判斷孤島存在與否，一般來(lái)說(shuō)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)各參數(shù)變化不大但是孤島發(fā)生后參數(shù)變化會(huì)超出正常范圍從而確定孤島的存在。主動(dòng)孤島測(cè)試法有輸出功率擾動(dòng)法，阻抗檢測(cè)法，Sandia電壓偏移法等。由于被動(dòng)孤島檢測(cè)技術(shù)有一定的缺陷，如檢測(cè)盲區(qū)大，檢測(cè)周期過(guò)長(zhǎng)等，而主動(dòng)式檢測(cè)需要注入一定的擾動(dòng)信號(hào)也會(huì)對(duì)電能產(chǎn)生影響，所以一般采用主被動(dòng)相結(jié)合的孤島檢測(cè)技術(shù)，來(lái)互相取長(zhǎng)補(bǔ)短。本文中主要研究的孤島檢測(cè)方法都是適用于并網(wǎng)逆變器的孤島檢測(cè)方案。2.3孤島檢測(cè)技術(shù)的性能評(píng)估前文中有提到過(guò)檢測(cè)盲區(qū)，其實(shí)在實(shí)際的孤島檢測(cè)方案中幾乎都會(huì)存在監(jiān)控不成功的狀況。這是因?yàn)楣聧u監(jiān)測(cè)中存在檢測(cè)盲區(qū)又叫不可檢測(cè)區(qū)域（Non-detectionzone，NDZ）。對(duì)于NDZ可以由失配功率和負(fù)載電路進(jìn)行量化的描繪，所以NDZ能夠作為一個(gè)孤島監(jiān)測(cè)方法是否有效可行的重要性能標(biāo)準(zhǔn)。通常被動(dòng)式孤島檢測(cè)采用功率失配坐標(biāo)系所描述的檢測(cè)盲區(qū)來(lái)評(píng)估。系統(tǒng)中的失配功率的數(shù)值可以由電網(wǎng)向負(fù)載所供的和表示，但是由這一坐標(biāo)系只能得出系統(tǒng)中在電網(wǎng)斷閘前后的功率改變狀況，無(wú)法真正對(duì)NDZ進(jìn)行定量分析。而另一種基于負(fù)載的使用諧振電感L和諧振電容C描述的坐標(biāo)系也由于負(fù)載電路中電阻R的各異而產(chǎn)生不同的NDZ，所以沒(méi)法較好描述出負(fù)載電路R對(duì)于盲區(qū)的各種影響。所以有人提出了使用負(fù)載品質(zhì)因素和諧振頻率描述的坐標(biāo)系來(lái)評(píng)估孤島檢測(cè)方案的可行性，這一方案可以在最糟糕狀況下對(duì)負(fù)載進(jìn)行分析，并清晰的反映出負(fù)載變化對(duì)于孤島監(jiān)測(cè)技術(shù)中NDZ的作用。本文在第三章節(jié)會(huì)詳細(xì)介紹第一種和第三種孤島檢測(cè)技術(shù)的性能評(píng)估坐標(biāo)系。2.4本章小結(jié)本章從孤島效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理出發(fā)，論述了孤島效應(yīng)的定義。文中以光伏并網(wǎng)系統(tǒng)為例，利用功率流的關(guān)系圖來(lái)詳細(xì)研究孤島效應(yīng)的產(chǎn)生條件，并介紹了孤島效應(yīng)的危害。從而突出了反孤島策略的重要意義，通過(guò)對(duì)孤島檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)分類(lèi)介紹為下文第三章的詳細(xì)分析做好了鋪墊。同時(shí)介紹了孤島檢測(cè)技術(shù)中的一個(gè)性能評(píng)定指標(biāo)，檢測(cè)盲區(qū)的概念。第3章現(xiàn)有反孤島策略和評(píng)估分析雖然基于通訊的外部孤島檢測(cè)方法，檢測(cè)盲區(qū)小，能及時(shí)有效檢測(cè)處孤島。但是由于要安裝接收器和信號(hào)發(fā)生器，增加了安裝成本，不便于廣泛應(yīng)用。尤其分布式發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一就是能有效減少電站的建設(shè)成本，因此一般不會(huì)采用基于通訊的孤島檢測(cè)技術(shù)。目前的研究重心放在基于并網(wǎng)逆變器的檢測(cè)孤島技術(shù)，這種方法對(duì)供電質(zhì)量的負(fù)面影響很小，而且有很多其他優(yōu)點(diǎn)，如造價(jià)小，檢測(cè)速度快等。本章主要分析和介紹了基于并網(wǎng)逆變器的被動(dòng)式和主動(dòng)式孤島監(jiān)測(cè)技術(shù)中的幾類(lèi)典型的孤島監(jiān)測(cè)方案，并比較分析其優(yōu)缺點(diǎn)。3.1被動(dòng)式孤島檢測(cè)方案基于并網(wǎng)逆變器的被動(dòng)式孤島監(jiān)測(cè)方案主要依據(jù)圖2-2公共耦合點(diǎn)a處電壓的異常情況來(lái)判斷孤島是否產(chǎn)生。由于被動(dòng)式孤島監(jiān)測(cè)方案是一種無(wú)源檢測(cè)，不需要加入其他信號(hào)的干擾，只檢測(cè)并網(wǎng)系統(tǒng)中的電壓，頻率等一種或多種參數(shù)，所以并不會(huì)對(duì)逆變器的輸出電流進(jìn)行干擾，從而保證了電能的質(zhì)量。3.1.1過(guò)/欠壓、過(guò)/欠頻孤島檢測(cè)技術(shù)過(guò)/欠壓和過(guò)/欠頻孤島檢測(cè)技術(shù)（Undervoltage/overvoltage、Underfrequency/overfrequency）顧名思義和電網(wǎng)的電壓和頻率有關(guān)，是檢測(cè)并網(wǎng)系統(tǒng)中逆變器輸出側(cè)的電壓和頻率的變化。所測(cè)結(jié)果如果不符合電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的電壓和頻率范圍，則停止逆變器工作，從而防止孤島產(chǎn)生。還是參考圖2.2中的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，我們?cè)诘诙铝私獾降墓聧u效應(yīng)產(chǎn)生的條件可知，電網(wǎng)跳閘前a點(diǎn)的電壓和頻率會(huì)受電網(wǎng)鉗制無(wú)異常，如果之前逆變器輸出的無(wú)功功率和有功功率與負(fù)載不匹配，那么電網(wǎng)跳閘后則會(huì)導(dǎo)致公共點(diǎn)a處的電壓和頻率向功率匹配方向偏移，產(chǎn)生孤島。一旦電壓或頻率超過(guò)正常范圍，就會(huì)觸發(fā)逆變器的保護(hù)功能，停止工作，從而切斷孤島的發(fā)生。但是如果在并網(wǎng)系統(tǒng)的無(wú)功功率和有功功率非常接近或完全匹配負(fù)載時(shí)，檢測(cè)到的電壓和頻率變化值會(huì)很小，不會(huì)超過(guò)正常范圍，逆變器不會(huì)觸發(fā)保護(hù)功能，從而檢測(cè)不到孤島的發(fā)生。優(yōu)缺點(diǎn)：過(guò)/欠壓和過(guò)/欠頻保護(hù)是基于逆變器的軟件控制實(shí)現(xiàn)的，所以一般的逆變器都會(huì)自帶過(guò)/欠壓和過(guò)/欠頻保護(hù)功能，不僅作為反孤島的保護(hù)方案也是電網(wǎng)和負(fù)載保護(hù)設(shè)備的方案。這種方案成本很低，易于實(shí)現(xiàn)而且對(duì)于電能質(zhì)量無(wú)影響，由于中小型分布式發(fā)電系統(tǒng)的年產(chǎn)電量通常不是很高，所以安裝費(fèi)用也要盡可能的降低，這種低成本的孤島檢測(cè)技術(shù)就得到了有效的推廣使用。而且一般其他復(fù)雜的主動(dòng)孤島檢測(cè)技術(shù)都是以過(guò)/欠壓和過(guò)/欠頻孤島檢測(cè)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的。這種孤島檢測(cè)方案的缺點(diǎn)也很明顯，就是其檢測(cè)盲區(qū)比較大。3.1.2電壓相位跳變檢測(cè)法分布式發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，逆變器為保持單位功率因素運(yùn)行，會(huì)保持輸出的電壓和電流相位一致[6]。如果電網(wǎng)跳閘，并網(wǎng)發(fā)電裝置單獨(dú)向負(fù)載供電，失去電網(wǎng)鉗制則逆變器輸出電壓相位會(huì)向負(fù)載阻抗角方向突變，使得電流和電壓存在相位差。這就表示當(dāng)逆變器輸出端的電壓和電流出現(xiàn)相位差時(shí)則代表電網(wǎng)斷開(kāi)，所以監(jiān)控逆變器的端電壓和輸出電流之間的相位差是否超過(guò)門(mén)閥值可以用來(lái)檢測(cè)孤島產(chǎn)生與否。優(yōu)缺點(diǎn)：相位跳變檢測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn)，逆變器本身內(nèi)部就需要配置鎖相環(huán)來(lái)保證電壓和電流的相位一致，實(shí)現(xiàn)該檢測(cè)方案時(shí)，只需監(jiān)控逆變器的端電壓和輸出電流二者之間的相位差是否超過(guò)正常范圍，超過(guò)范圍則使逆變器停止工作。作為一種無(wú)源檢測(cè)方法，也不會(huì)對(duì)電能其他參數(shù)產(chǎn)生干擾作用，保證了電能質(zhì)量。其缺點(diǎn)就是由于電路中一些特定負(fù)載如電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)會(huì)造成瞬時(shí)的相位跳變，所以使得相位差的門(mén)檻值不容易確定，如果門(mén)檻值設(shè)定太小，容易引起檢測(cè)出錯(cuò)而誤跳閘。而且相位突變的門(mén)檻值在不同地點(diǎn)是不同的，這也加大了實(shí)際應(yīng)用的難度。3.1.3諧波檢測(cè)法諧波檢測(cè)法就是檢測(cè)圖2-2中節(jié)點(diǎn)a處的逆變器端電壓的總諧波失真（TotalHarmonicDistortion，THD），如果THD超過(guò)了正常范圍則表面產(chǎn)生了孤島，使逆變器停止工作。在分布式發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況下，可以將電網(wǎng)視為一個(gè)較大的電壓源，其阻抗很小，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)公共耦合點(diǎn)處的諧波含量通常很小，THD接近為零總是小于檢測(cè)的門(mén)檻值。當(dāng)失去并網(wǎng)后的諧波畸變率會(huì)變高，這有兩個(gè)原因。其一，逆變器本身就會(huì)產(chǎn)生少量諧波電流，只是由于斷開(kāi)電網(wǎng)連接后，這些諧波電流會(huì)流入負(fù)載阻抗中，而負(fù)載阻抗相對(duì)于之前正常并網(wǎng)下的電網(wǎng)阻抗是非常大的，由于負(fù)載的非線性而放大諧波，使電壓失真很大。另一個(gè)原因則是因?yàn)槟孀兤鬏敵龅碾娏鲿?huì)在經(jīng)過(guò)變壓器時(shí)形成電壓響應(yīng)從而產(chǎn)生較大諧波。優(yōu)缺點(diǎn)：諧波檢測(cè)可以在較大范圍內(nèi)檢檢測(cè)孤島效應(yīng)，而且在功率匹配狀況下也能檢測(cè)到孤島產(chǎn)生，就算有多組逆變器額接入并網(wǎng)系統(tǒng)也不會(huì)有稀釋作用。但是和上文提到的相位突變檢測(cè)法類(lèi)似，最大的缺點(diǎn)就是難以確定門(mén)檻值。另外理論分析時(shí)一般用RLC電路代替負(fù)載電路但在實(shí)際的分布式發(fā)電系統(tǒng)中，負(fù)載的實(shí)際表現(xiàn)形式一般不是線性的，這會(huì)使電壓的THD變得很高，這也加大了諧波檢測(cè)的門(mén)閥值的確定難度。所以該方案目前還沒(méi)有得到廣泛使用。3.2主動(dòng)式孤島檢測(cè)方案上文介紹的幾種被動(dòng)式孤島檢測(cè)方案都存在一定的缺陷，如檢測(cè)盲區(qū)偏大，存在誤動(dòng)等。而且被動(dòng)式檢測(cè)方案是一種無(wú)源檢測(cè)，與之對(duì)應(yīng)的主動(dòng)式檢測(cè)方案則是有源檢測(cè)。主動(dòng)式孤島檢測(cè)方案需要對(duì)系統(tǒng)注入一定的干擾信號(hào)，在并網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，由于電網(wǎng)的鉗制作用，對(duì)于電網(wǎng)參數(shù)的擾動(dòng)作用比較小，當(dāng)孤島產(chǎn)生后，擾動(dòng)信號(hào)積累迅速并超過(guò)限定值就會(huì)觸發(fā)逆變器保護(hù)功能，從而進(jìn)行反孤島保護(hù)。該方法精度高，非檢測(cè)區(qū)很小，但是主動(dòng)式孤島檢測(cè)技術(shù)由于在電網(wǎng)中加入了干擾信號(hào)，會(huì)影響電能質(zhì)量。所以目前較好的分布式發(fā)電系統(tǒng)的孤島檢測(cè)手段是在被動(dòng)式檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上結(jié)合一種主動(dòng)式檢測(cè)技術(shù)。3.2.1主動(dòng)頻率偏移法主動(dòng)頻率偏移法（ActiveFrequencyDrift）簡(jiǎn)稱AFD，是現(xiàn)在用得比較多的一種基于對(duì)輸出電流的頻率進(jìn)行擾動(dòng)的檢測(cè)方法。AFD是在系統(tǒng)中引入少量諧波電流，讓逆變器輸出的電流有一個(gè)頻率偏移。電網(wǎng)正常狀態(tài)下，由于逆變器鎖相環(huán)的存在逆變器的輸出電流頻率和電網(wǎng)頻率保持一致，在孤島形成后，電壓頻率會(huì)隨電流頻率變化而發(fā)生偏移，最終超過(guò)設(shè)定的門(mén)檻值，則檢測(cè)到孤島效應(yīng)。以向上頻移為例，逆變器輸出的電流波形圖如圖3-1所示。在圖3-1給出了一個(gè)正常的正弦波作為對(duì)比。圖中是電網(wǎng)中電壓周期，是逆變器輸出電流正弦波的周期，是圖中所示電流波形中存在的為零段（死區(qū)）。該波形的斬波系數(shù)公式為：（3-1）分布式發(fā)電系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，逆變器處于并網(wǎng)狀態(tài)，其電壓會(huì)收到電網(wǎng)的限制而保持固定。當(dāng)孤島產(chǎn)生后，由于逆變器的端電壓會(huì)跟隨圖3-1中的失真電流波形，通過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間會(huì)減小，這就導(dǎo)致電壓的周期減小，與之相應(yīng)的是的頻率增大，稱之為上移。當(dāng)上移幅度超過(guò)設(shè)定的安全值時(shí)，觸發(fā)逆變器的保護(hù)裝置。圖3-1用于主動(dòng)式頻移的電流波形圖優(yōu)缺點(diǎn)：AFD方案便于實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)孤島的速度很快而且非檢測(cè)區(qū)很小，所以應(yīng)用比較廣泛。但是由于在并網(wǎng)系統(tǒng)中加入了干擾信號(hào)，使電流波形產(chǎn)生略微失真，降低了供電質(zhì)量，而且在多個(gè)逆變器的并網(wǎng)系統(tǒng)中，如果每個(gè)逆變器的頻移方向不相同，有的逆變器選擇頻率上移，有的逆變器選擇頻率下移，則會(huì)產(chǎn)生抵消，這就是稀釋效應(yīng)，降低孤島檢測(cè)的成功率。其次，孤島檢測(cè)用AFD方案還要考慮負(fù)載的性質(zhì)，比如，負(fù)載不呈現(xiàn)阻性或阻感性時(shí)，用向上頻移的AFD方案可能會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)失敗。3.2.2Sandia頻率偏移法為了優(yōu)化上述的AFD方案，美國(guó)的Sandia實(shí)驗(yàn)室提出了一種改良后的頻移檢測(cè)法，即Sandia頻率偏移法簡(jiǎn)稱SFS[7]。SFS實(shí)際上是一種具備正反饋的主動(dòng)式頻移檢測(cè)方案，其原理和AFD相似，只不過(guò)在注入的擾動(dòng)信號(hào)基礎(chǔ)上多加了一個(gè)正反饋環(huán)節(jié)。斬波系數(shù)的表達(dá)式為：（3-2）式3-2中為工頻下的斬波系數(shù)；K為加速增益；為逆變器端電壓的頻率，就是工頻頻率。系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況下，由于電網(wǎng)的鉗制效果，頻率保持穩(wěn)定。在電網(wǎng)斷開(kāi)后，頻率偏差被檢測(cè)到，并隨增加而變大，此時(shí)的斬波系數(shù)也會(huì)變大，于是逆變器的輸出電流頻率也會(huì)上升，直到超過(guò)正常范圍就會(huì)觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作，檢測(cè)到孤島。向下頻移則是減小由于正反饋導(dǎo)致斬波系數(shù)減小，最后輸出電流頻率變小，小于正常范圍就實(shí)現(xiàn)檢測(cè)作用。優(yōu)缺點(diǎn)：加入正反饋后，強(qiáng)化了頻率誤差，使得檢測(cè)速度得到有效提升，并且在所有有源主動(dòng)式檢測(cè)手段中，SFS的非檢測(cè)區(qū)最小，說(shuō)明其成功率高。不可避免的仍然是對(duì)電能質(zhì)量的降低，而且在連接到小型電網(wǎng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)不理想的情況。3.2.3滑膜頻率偏移法滑模頻率偏移法簡(jiǎn)稱SFS，也是利用正反饋的一種孤島檢測(cè)技術(shù)。SFS是利用逆變器輸出的電流與公共耦合點(diǎn)處的電壓存在相位差的原理，使得電流—電壓相位差頻移后進(jìn)一步引起頻率發(fā)生偏移從而檢測(cè)孤島產(chǎn)生與否。將逆變器輸出的電流相位用正弦函數(shù)表示為：（3-3）式中，是電流的最大相位偏移值，則是相位偏移處于最大值時(shí)的頻率，是上一個(gè)周期和電網(wǎng)頻率的差值。假設(shè)端電壓初始相位是0，則是分布式發(fā)電裝置中逆變器輸出的電流—電壓相位之差。分布式發(fā)電裝置正常并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由于逆變器功率因素為單位1的原因，，電網(wǎng)斷開(kāi)一剎那間，逆變器的有功和無(wú)功和負(fù)載之前的失配會(huì)導(dǎo)致電壓頻率產(chǎn)生微弱的突變，則電流—電壓相位差不為零，如果此時(shí)電流是超前電壓的話，在響應(yīng)過(guò)程中緊隨電流改變，變現(xiàn)為在波形圖中，電壓的向上到0時(shí)間會(huì)提早，所以的頻率會(huì)上升。接下來(lái)的一個(gè)周期內(nèi)，逆變器輸出的電流相位會(huì)更加大一點(diǎn)，這是導(dǎo)致電壓頻率受正反饋繼續(xù)變大。如果公共點(diǎn)的電壓頻率超過(guò)設(shè)定的正常范圍則認(rèn)為產(chǎn)生了孤島效應(yīng)。優(yōu)缺點(diǎn):對(duì)靠微處理器控制的逆變器來(lái)說(shuō)，SMS非常易于達(dá)成，和上面介紹的其他主動(dòng)是檢測(cè)方法相比，它的非檢測(cè)區(qū)相對(duì)較小對(duì)孤島檢測(cè)比較有效，但是缺點(diǎn)和其他有源檢測(cè)方法一樣，都是無(wú)法保證電能質(zhì)量不受擾動(dòng)，還具有瞬態(tài)響應(yīng)等問(wèn)題。不過(guò)這些缺點(diǎn)在其他正反饋的主動(dòng)式檢測(cè)方法中都存在。3.3檢測(cè)盲區(qū)和有效性評(píng)估3.3.1基于坐標(biāo)系的有效性評(píng)估坐標(biāo)系是根據(jù)2.1章節(jié)所介紹的孤島效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理定義的一種有功和無(wú)功不匹配坐標(biāo)系，由于、反應(yīng)的是并網(wǎng)前后分布式發(fā)電系統(tǒng)中功率流的改變狀況，所以此坐標(biāo)系只能對(duì)被動(dòng)式孤島檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)盲區(qū)做出定量分析。參考圖2.2所示的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)功率流向圖，之前的討論得出，如果功率失配程度很高，即、很大，則形成孤島后，公共耦合點(diǎn)的電壓和頻率都會(huì)超出門(mén)閥值，引起過(guò)/欠壓，過(guò)/欠頻保護(hù)，中斷逆變器的工作使孤島效應(yīng)停止。反之，如果功率失配程度不高甚至完全匹配，電網(wǎng)斷閘前后公共耦合點(diǎn)的電壓和頻率波動(dòng)很低，不會(huì)引起反孤島手段的動(dòng)作，從而檢測(cè)失敗。放到功率失配的坐標(biāo)系中來(lái)討論，如圖3-2所示，在坐標(biāo)系的原點(diǎn)附近即和的圖像附近，逆變器輸出的電壓幅值和頻率變化率很低，不會(huì)引起反孤島措施，圖中區(qū)域就是坐標(biāo)系中的檢測(cè)盲區(qū)。圖3-2基于坐標(biāo)系的檢測(cè)盲區(qū)3.3.2基于坐標(biāo)系的有效性評(píng)估接下來(lái)要介紹的是以負(fù)載品質(zhì)因素為橫軸，負(fù)載的諧振頻率為縱軸的負(fù)載特征參數(shù)坐標(biāo)系。利用坐標(biāo)系中的相位判斷依據(jù)和頻率的正常工作范圍可以得出NDZ圖像，本小節(jié)通過(guò)介紹有源頻移檢測(cè)方案的檢測(cè)盲區(qū)分析來(lái)討論坐標(biāo)系的有效性評(píng)估。3.3.2.1基于坐標(biāo)系的孤島檢測(cè)相位判據(jù)系統(tǒng)中的阻抗角的值主要取決于負(fù)載電路的品質(zhì)因素和諧振頻率，對(duì)于并聯(lián)的RLC電路中的電感和電容保持恒定時(shí)，負(fù)載電路中的電阻分量R的變化量可以借助的變化來(lái)表現(xiàn)，所以基于坐標(biāo)系的孤島檢測(cè)技術(shù)的性能評(píng)估是比較不錯(cuò)的方法。要想利用坐標(biāo)系來(lái)對(duì)孤島檢測(cè)技術(shù)中的檢測(cè)盲區(qū)（NDZ）量化分析，需要依靠對(duì)應(yīng)的相位判斷依據(jù)。坐標(biāo)系的相位判斷依據(jù)如下：（3-4）上式中，是所選取的孤島檢測(cè)方案中，并網(wǎng)系統(tǒng)中逆變器輸出電流超前公共點(diǎn)處電壓的相位角。假設(shè)式3-4中的頻率f沒(méi)有超出孤島發(fā)生時(shí)的檢測(cè)范圍，那么孤島效應(yīng)不會(huì)被中斷。因此，坐標(biāo)系的相位判斷依據(jù)公式可以用來(lái)評(píng)估孤島檢測(cè)方法的性能好壞。由上述式3-4中的相位判斷依據(jù)可得，在這個(gè)坐標(biāo)系中任何一處，系統(tǒng)出現(xiàn)孤島時(shí)，使用給定的孤島檢測(cè)技術(shù)的相位判斷依據(jù)公式都可以計(jì)算出其系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定狀態(tài)值。如果在出現(xiàn)孤島效應(yīng)下，其穩(wěn)定值沒(méi)有超過(guò)過(guò)/欠頻保護(hù)所限定的正常門(mén)檻值，這時(shí)根據(jù)相位判據(jù)所計(jì)算出的系統(tǒng)的頻率穩(wěn)態(tài)點(diǎn)就包含在此技術(shù)方案的檢測(cè)盲區(qū)中，相反的話，就不在檢測(cè)盲區(qū)范圍內(nèi)。3.3.2.2滑模頻移方案（SMS）的NDZ分析SMS方案中的相位判斷依據(jù)公式為：（3-5）上式中的是滑模頻移孤島檢測(cè)方案中系統(tǒng)中逆變器輸出電流超前公共耦合點(diǎn)電壓的相位角，將式3-5代入式3-4中可以得到SMS的NDZ圖像計(jì)算方法?？梢酝ㄟ^(guò)計(jì)算出頻率最大值和頻率最小值各自的負(fù)載品質(zhì)因素和諧振頻率來(lái)得到NDZ圖像。通過(guò)負(fù)載的線性近似處理后得到公式：（3-6）將式3-6代進(jìn)3-5中可得滑模頻移的相位判據(jù)公式為：（3-7）在系統(tǒng)電網(wǎng)額定頻率大于負(fù)載電路諧振頻率時(shí)（），孤島效應(yīng)發(fā)生后逆變器輸出的電壓穩(wěn)態(tài)頻率會(huì)小于電網(wǎng)額定頻率（）；但是系統(tǒng)電網(wǎng)額定頻率小于負(fù)載的諧振頻率時(shí)（），系統(tǒng)穩(wěn)定后公共耦合點(diǎn)的電壓的頻率會(huì)大于電網(wǎng)額定頻率（）。由這兩個(gè)條件則可以求出其N(xiāo)DZ在坐標(biāo)系中的曲線圖像滿足下式：，時(shí)（3-8），時(shí)（3-9）3.4主被動(dòng)相結(jié)合的孤島檢測(cè)技術(shù)上面已經(jīng)分析了傳統(tǒng)被動(dòng)式孤島檢測(cè)法、主動(dòng)式孤島檢測(cè)法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，無(wú)論采用哪一種孤島檢測(cè)方法，都不可避免的存在這樣那樣的問(wèn)題。所以本節(jié)提出一種基于被動(dòng)式過(guò)/欠壓與過(guò)/欠頻孤島檢測(cè)法和AFD孤島檢測(cè)法的主被動(dòng)相結(jié)合的孤島檢測(cè)方案。基于被動(dòng)式的過(guò)/欠壓與過(guò)/欠頻孤島檢測(cè)方法原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，不會(huì)對(duì)電能質(zhì)量造成不良影響，但是存在較大的檢測(cè)盲區(qū)。AFD孤島檢測(cè)法檢測(cè)效果良好，大大減小了檢測(cè)盲區(qū)，但是因?yàn)橐M(jìn)主動(dòng)頻率偏移，對(duì)電能質(zhì)量造成了一定的干擾，而且仍然無(wú)法避免檢測(cè)盲區(qū)。過(guò)/欠壓與過(guò)/欠頻孤島檢測(cè)法雖然存在較大檢測(cè)盲區(qū)，但是配合AFD孤島檢測(cè)法后，其不足可以得到彌補(bǔ)，同時(shí)可以提高孤島檢測(cè)效率，減小檢測(cè)盲區(qū)。因此，探究主被動(dòng)相結(jié)合的孤島檢測(cè)方案具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。主被動(dòng)相結(jié)合的孤島檢測(cè)方案的總體思路是根據(jù)光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)正常并網(wǎng)工作時(shí)本地系統(tǒng)公共點(diǎn)處的功率流情況選擇合適的孤島檢測(cè)方法進(jìn)行孤島檢測(cè)。由圖3-4所示，根據(jù)光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的并網(wǎng)工作狀態(tài)，可以將主電網(wǎng)和逆變系統(tǒng)在公共點(diǎn)處的功率流情況詳細(xì)分為十種情況。由流程圖知道只有兩種工作狀態(tài)需要采用AFD孤島檢測(cè)法進(jìn)行反孤島保護(hù)，其余八種工作狀態(tài)下依靠被動(dòng)式過(guò)/欠壓與過(guò)/欠頻孤島檢測(cè)法完全可以檢測(cè)出孤島以便及時(shí)進(jìn)行反孤島保護(hù)。光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)并網(wǎng)工作時(shí)，多數(shù)情況下是工作在單位功率因數(shù)下，即逆變系統(tǒng)只發(fā)出有功功率不發(fā)無(wú)功功率。如3-4流程圖所示，逆變系統(tǒng)工作在單位功率因數(shù)時(shí)，依據(jù)本地負(fù)載的特性可以劃分為兩種功率流的狀態(tài)。如果本地負(fù)載是純阻性負(fù)載且并網(wǎng)逆變系統(tǒng)提供的有功功率與本地負(fù)載所消耗的有功功率恰好匹配，那么可以確定在主網(wǎng)斷電脫離之前必須采用AFD孤島檢測(cè)法進(jìn)行反孤島保護(hù)；如果逆變系統(tǒng)提供的有功功率與本地負(fù)載所消耗的有功功率不匹配程度較大，那么在主網(wǎng)斷電脫離之前完全可以采用被動(dòng)式過(guò)/欠壓與過(guò)/欠頻孤島檢測(cè)法進(jìn)行反孤島保護(hù)。如果光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)工作在非單位功率因數(shù)下，即逆變系統(tǒng)既發(fā)出有功功率又發(fā)出無(wú)功功率，可以將本地系統(tǒng)公共點(diǎn)處的功率流情況詳細(xì)劃分為八種。由流程圖可以看出只有當(dāng)逆變系統(tǒng)與本地負(fù)載所消耗的有功功率、無(wú)功功率都匹配時(shí)才需要AFD孤島檢測(cè)法進(jìn)行反孤島保護(hù)，其他功率流情況下都可以采用被動(dòng)式過(guò)/欠壓與過(guò)/欠頻孤島檢測(cè)法進(jìn)行反孤島保護(hù)。圖3-4主被動(dòng)相結(jié)合孤島檢測(cè)法3.5本章小結(jié)經(jīng)過(guò)本章的分析和詳細(xì)的介紹，對(duì)于現(xiàn)有的幾種反孤島策略和不可檢測(cè)區(qū)分析可以知道被動(dòng)式和主動(dòng)式相比，被動(dòng)式孤島檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)周期比較長(zhǎng)，且其不可檢測(cè)區(qū)域很大效率不高；而主動(dòng)式雖然在降低不可檢測(cè)區(qū)域上比較有效，但是注入的干擾源會(huì)降低電能的質(zhì)量。所以一般實(shí)際應(yīng)用中，為追求更有效的處理孤島問(wèn)題，保護(hù)分布式發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，都會(huì)結(jié)合兩種方案共同檢測(cè)。本章主要對(duì)三種被動(dòng)式和三種主動(dòng)式孤島檢測(cè)技術(shù)的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析和比較，并分析了兩種坐標(biāo)系的盲區(qū)和有效性評(píng)估。第4章微電網(wǎng)及其孤島利用4.1微電網(wǎng)為了提高分布式發(fā)電系統(tǒng)供配電的可靠程度，以及解決分布式發(fā)電系統(tǒng)的各種并網(wǎng)問(wèn)題，提出了微電網(wǎng)（micro-grid）的概念，由于使用的能源為可再生能源具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)，所以成為各國(guó)的重點(diǎn)研究方向[10]。4.1.1微電網(wǎng)的概念微電網(wǎng)是由小型分布式發(fā)電裝置與其連接的負(fù)荷和低壓配電網(wǎng)組成的一個(gè)發(fā)配電系統(tǒng)，同樣能看成一個(gè)控制局部能量需求關(guān)系的基于分布式發(fā)電裝置的小電網(wǎng)[5]。微電網(wǎng)是一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，它作為完整的電力系統(tǒng)，依靠自身的控制及管理供能實(shí)現(xiàn)功率平衡控制、系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化、故障檢測(cè)與保護(hù)、電能質(zhì)量治理等方面的功能。微電網(wǎng)的主要有點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：微電網(wǎng)和其他熱電站或水電站相比，微電網(wǎng)的規(guī)模很小，且消耗的是清潔能源，從而減少了環(huán)境污染，有效改善能源結(jié)構(gòu)，提高對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)利用。微電網(wǎng)中負(fù)載和發(fā)電裝置之間的距離很短，和傳統(tǒng)電網(wǎng)相比不需要建立各種變電站，電能運(yùn)輸距離短減少了損耗，提高了能量利用率，免去了很多對(duì)傳統(tǒng)電站的大量投資。微電網(wǎng)因?yàn)橛兄?dú)立控制的供配電體系，一般不會(huì)突然造成用戶停電，保證了供電的可靠，而且電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)便于維修。微電網(wǎng)的發(fā)展促進(jìn)了分布式發(fā)電系統(tǒng)的大力發(fā)展，使電力市場(chǎng)化進(jìn)度加快，又由于建設(shè)成本的降低會(huì)使得市場(chǎng)電價(jià)更便宜。4.1.2微電網(wǎng)的運(yùn)行模式微電網(wǎng)和分布式并網(wǎng)系統(tǒng)類(lèi)似，有兩種不同的運(yùn)行狀況，并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行。微電網(wǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行模式：在這種運(yùn)行狀況下，微電網(wǎng)視為傳統(tǒng)電網(wǎng)中的一部分參與運(yùn)行。微電網(wǎng)的電壓和頻率等參數(shù)遠(yuǎn)小于電網(wǎng)的這些特征參數(shù)，所以微電網(wǎng)會(huì)受到大電網(wǎng)的鉗制而保持電壓，頻率趨于穩(wěn)定，并且處在正常范圍內(nèi)，根據(jù)微電網(wǎng)中發(fā)電裝置的輸出功率和負(fù)載需求功率的滿足情況來(lái)決定是向電網(wǎng)輸出或者吸收功率。微電網(wǎng)的孤島運(yùn)行模式：在電網(wǎng)跳閘后，微電網(wǎng)會(huì)與電網(wǎng)斷開(kāi)從而單獨(dú)向負(fù)載供電，但是由于失去大電網(wǎng)的鉗制會(huì)是頻率和電壓發(fā)生跳動(dòng)，導(dǎo)致不滿足微電網(wǎng)中各電力設(shè)備正常運(yùn)行是的額定頻率和電壓。所以就需要微電網(wǎng)中的發(fā)電裝置經(jīng)過(guò)一定的配合和控制，將微電網(wǎng)的電壓和頻率穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)。微電網(wǎng)的孤島運(yùn)行也存在非計(jì)劃孤島和計(jì)劃孤島兩種情況，而前文提到過(guò)無(wú)論是分布式發(fā)電系統(tǒng)還是微電網(wǎng)中的非計(jì)劃孤島都是百害無(wú)一利，需要避免。所以本章節(jié)對(duì)于微電網(wǎng)的反孤島策略就不一一介紹了，主要研究微電網(wǎng)中對(duì)于計(jì)劃孤島的利用。4.2微電網(wǎng)的孤島利用4.2.1微電網(wǎng)孤島利用的基本問(wèn)題按照一般的反孤島策略，在分布式發(fā)電系統(tǒng)中當(dāng)孤島產(chǎn)生后，會(huì)要求系統(tǒng)迅速檢測(cè)到孤島效應(yīng)，并及時(shí)將分布發(fā)電裝置從電網(wǎng)中斷開(kāi)，來(lái)保證電力系統(tǒng)安全。這樣做雖然降低了孤島發(fā)生后分布式發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的危害，但是卻同樣不能保證供電的可靠性，使得分布式發(fā)電系統(tǒng)并不能得到充分有效的利用。而為了克服這些缺點(diǎn)，各國(guó)專家都開(kāi)始研究關(guān)于孤島效應(yīng)的利用問(wèn)題，來(lái)最大程度的利用分布式發(fā)電系統(tǒng)。孤島效應(yīng)的利用就是要按照提起設(shè)定的控制手段，使微電網(wǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行模式?jīng)]有波動(dòng)的進(jìn)入孤島模式，即有計(jì)劃的進(jìn)行孤島效應(yīng)。這需要在為配電網(wǎng)因?yàn)楣收匣驒z修而停電斷網(wǎng)時(shí)，微電網(wǎng)及時(shí)檢測(cè)到并與電網(wǎng)斷開(kāi)連接，裝換運(yùn)行模式，進(jìn)入微電網(wǎng)單獨(dú)向負(fù)載供電的狀態(tài)，并且由提前設(shè)定好的控制手段來(lái)保證微電網(wǎng)的頻率和電壓不能波動(dòng)太大，要保持在正常范圍內(nèi)。從而保證微電網(wǎng)的持續(xù)供電，提高微電網(wǎng)和DG的利用率，優(yōu)化電能質(zhì)量和供電可靠程度。目前對(duì)于微電網(wǎng)中孤島效應(yīng)的利用還處于研究階段，下面是利用孤島效應(yīng)的一些主要難點(diǎn)：由于電網(wǎng)斷網(wǎng)前后功率流的改變，會(huì)使得公共耦合點(diǎn)電壓和頻率產(chǎn)生較大變化，這就要求微電網(wǎng)的發(fā)電裝置充分具備調(diào)壓調(diào)頻能力，能使電壓和頻率波動(dòng)維持在允許范圍內(nèi)，但一般微電網(wǎng)中的小型發(fā)電裝置調(diào)節(jié)能力非常有限。由于微電網(wǎng)的容量較小，在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，負(fù)載會(huì)向電網(wǎng)吸收能量。那么在與電網(wǎng)斷開(kāi)連接后，單獨(dú)有微電網(wǎng)中的發(fā)電裝置沒(méi)法滿足負(fù)載的需求功率，所以這要求微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)識(shí)別負(fù)載的重要程度，把無(wú)關(guān)緊要的附和切斷，只保留重要部分的供電。如何讓微電網(wǎng)具備這種識(shí)別負(fù)載重要性的能力也是有待研究的。一般孤島效應(yīng)功率匹配特別接近甚至完全匹配時(shí)很難檢測(cè)到孤島的產(chǎn)生，然而這種狀況下，微電網(wǎng)反到時(shí)很容易實(shí)現(xiàn)兩種模式的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。相反如果功率失配嚴(yán)重時(shí)，雖然容易檢測(cè)到電網(wǎng)斷開(kāi)，但是跳閘后系統(tǒng)中電壓和頻率的波動(dòng)會(huì)很?chē)?yán)重，給微電網(wǎng)并網(wǎng)模式向孤島運(yùn)行模式增添了很大難度。微電網(wǎng)在孤島運(yùn)行時(shí)，雖然能保證供電可靠性，但其自身仍然是一個(gè)不穩(wěn)定系統(tǒng)。當(dāng)主電網(wǎng)恢復(fù)正常供電后，還要將微電網(wǎng)短時(shí)間內(nèi)并網(wǎng)，需要竟可能減少對(duì)主電網(wǎng)的沖擊。4.2.2微電網(wǎng)利用的相關(guān)技術(shù)為了完成微電網(wǎng)中的孤島利用，就得讓微電網(wǎng)從并網(wǎng)模式平穩(wěn)的過(guò)渡到孤島運(yùn)行狀態(tài)，而在其中最關(guān)鍵的技術(shù)就是對(duì)于能量的平衡控制方面。孤島運(yùn)行時(shí)既需要保證負(fù)載的安全工作還要保證微電網(wǎng)中能量的平衡，與此同時(shí)，對(duì)于電網(wǎng)頻率，電壓幅度和電能質(zhì)量等都需要加以改善和控制。能量平衡在電力系統(tǒng)中當(dāng)負(fù)載不變時(shí)，如果負(fù)載所需的有功功率小于發(fā)電設(shè)備所提供的有功功率，頻率會(huì)升高；相反，負(fù)載所需有功要大于發(fā)電設(shè)備提供的有功時(shí)，頻率會(huì)下降。因此在微電網(wǎng)的兩種運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行平穩(wěn)轉(zhuǎn)換時(shí)，頻率是不能發(fā)生改變的，所以這時(shí)必須保證微電網(wǎng)的能量平衡。保證能量平衡的技術(shù)有很多，但是因?yàn)槲㈦娋W(wǎng)的系統(tǒng)較小，相應(yīng)的技術(shù)實(shí)施也提高了難度，例如減少負(fù)載負(fù)荷，提高系統(tǒng)的發(fā)電量和設(shè)置儲(chǔ)能裝置等。與傳統(tǒng)電網(wǎng)不同的是，諸如微電網(wǎng)這樣的小型并網(wǎng)系統(tǒng)，本身就是一個(gè)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，因?yàn)檫@樣的小型發(fā)電裝置即不具備儲(chǔ)能能力，也不能及時(shí)響應(yīng)負(fù)載的變化。所以在微電網(wǎng)中加入短期的儲(chǔ)能裝置可以讓微電網(wǎng)能有著及時(shí)響應(yīng)的能力，能保