分布式電源與微網(wǎng)管控技術(shù)綜述

2.2.1雙饋風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)特點(diǎn)

(1)雙饋風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)有獨(dú)立的有功、無(wú)功調(diào)節(jié)能力。(2)可在變速情況下實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。(3)在空載并網(wǎng)和帶獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)兩種方式中，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變流器直接與電網(wǎng)連接，雙饋發(fā)電機(jī)定子與電網(wǎng)經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)連接;而孤島方式則是定子與轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變流器直接相連，在經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)連接到電網(wǎng)，電網(wǎng)經(jīng)過(guò)預(yù)充電變壓器與直流母線電容連接。

2.2.2 直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)特點(diǎn)

(1)直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電常見(jiàn)的并網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最采用雙PWM型變流電路。(2)該電路的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)網(wǎng)側(cè)和機(jī)側(cè)分別進(jìn)行控制，能夠與大阻抗的同步發(fā)電機(jī)相連接，與二極管不可控整流相比，輸入電流為正弦波減少了發(fā)電機(jī)的銅耗和鐵耗，可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng)。(3)直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求有：需要對(duì)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè);需要對(duì)機(jī)組的啟動(dòng)、并網(wǎng)、運(yùn)行、脫網(wǎng)、停機(jī)、急停等進(jìn)行控制;需要對(duì)機(jī)組進(jìn)行一定的優(yōu)化控制。

3微網(wǎng)管控技術(shù)及其應(yīng)用

微電網(wǎng)管控技術(shù)是保障其穩(wěn)定可靠運(yùn)行的關(guān)鍵性技術(shù),微網(wǎng)管控技術(shù)的研究重點(diǎn)主要集中在負(fù)荷預(yù)測(cè)、分布電源發(fā)電預(yù)測(cè)、微電網(wǎng)潮流分析、電能質(zhì)量管理及經(jīng)濟(jì)調(diào)度算法方面的研究。

3.1微電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)

將負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)加以處理，并結(jié)合當(dāng)時(shí)的具體情況(氣候因素、設(shè)備故障等)加以修正，對(duì)微網(wǎng)單元的負(fù)荷變化情況做出短期預(yù)測(cè)。目前主要的負(fù)荷預(yù)測(cè)算法[11-14]有：時(shí)間序列方法、回歸分析法、指數(shù)平滑化法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等。時(shí)間序列方法優(yōu)點(diǎn)是所需數(shù)據(jù)少、工作量小、計(jì)算速度較快反映了負(fù)荷近期變化的連續(xù)性，時(shí)間序列方法存在的不足是建模過(guò)程比較復(fù)雜，需要較高的理論知識(shí);回歸分析法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算原理和結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，預(yù)測(cè)速度快，外推性能好，存在的不足是對(duì)歷史數(shù)據(jù)要求較高，結(jié)構(gòu)形式過(guò)于簡(jiǎn)單，精度較低。指數(shù)平滑法的原理是加權(quán)平均，通過(guò)平滑作用可以消除序列中的隨機(jī)波動(dòng)，但很難反映當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)、天氣等變換情況。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)短期預(yù)測(cè)有較好的精度，具有信息記憶、自主習(xí)、知識(shí)推理和優(yōu)化計(jì)算等智能處理能力，其不足之處在于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)和神經(jīng)元個(gè)數(shù)多依據(jù)主觀經(jīng)驗(yàn)確定，難以科學(xué)地確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)速度慢和存在局部極小點(diǎn)等。

3.2微電網(wǎng)發(fā)電預(yù)測(cè)

(1)光伏發(fā)電系統(tǒng)：

(1)

(2)

其中：Pn表示光伏電池在標(biāo)準(zhǔn)條件下的功率輸，Tcell為光伏電池內(nèi)部溫度，T為電池的外部溫度，NCOT模塊溫度指示值，S為日照強(qiáng)度。對(duì)光伏系統(tǒng)的發(fā)電功率預(yù)測(cè)根據(jù)式(1)和(2)結(jié)合環(huán)境溫度、日照強(qiáng)度綜合考慮。

(2)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)：

由公式Pw=1/2ρAV3式中，Pw為風(fēng)力機(jī)功率，ρ為空氣密度，A是截面面積，V是垂直吹過(guò)截面的風(fēng)速，對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量預(yù)測(cè)時(shí)應(yīng)將發(fā)電單元的發(fā)電能力與風(fēng)速、空氣密度結(jié)合起來(lái)。

3.3電能質(zhì)量管理

由于風(fēng)力資源和太陽(yáng)能資源的不確定性和波動(dòng)性以及各微源子系統(tǒng)的運(yùn)行特性使得各子系統(tǒng)的輸出特性出現(xiàn)波動(dòng)，從而會(huì)影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。微網(wǎng)的電能質(zhì)量主要存在電壓波動(dòng)和電力諧波與間諧波的問(wèn)題，因此需要對(duì)微網(wǎng)中電能的波形質(zhì)量進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，并采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施。

3.4 經(jīng)濟(jì)調(diào)度

電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度分為靜態(tài)調(diào)度和動(dòng)態(tài)調(diào)度，其中動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度考慮了各時(shí)段之間的內(nèi)在聯(lián)系，更加符合系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行要求[15-18]。針對(duì)經(jīng)濟(jì)調(diào)度中存在的各種各樣問(wèn)題，許多優(yōu)化算法及改進(jìn)的算法不斷涌現(xiàn)，如動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等等。其中動(dòng)態(tài)規(guī)劃法編程簡(jiǎn)單，但狀態(tài)離散點(diǎn)數(shù)目多，易造成“維數(shù)災(zāi)”;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有學(xué)習(xí)能力，便于調(diào)度知識(shí)的提取，其并行處理能力能夠滿足實(shí)時(shí)調(diào)度的需要，但該方法需要大量的訓(xùn)練樣本和很長(zhǎng)的訓(xùn)練時(shí)間才能保證調(diào)度的效果;另外隨問(wèn)題規(guī)模的增大，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模也將急劇增大;遺傳算法在機(jī)組組合、優(yōu)化調(diào)度等領(lǐng)域中都有成功的應(yīng)用，但其自身存在的不足(局部搜索能力差、存在未成熟收斂和隨機(jī)游走現(xiàn)象)導(dǎo)致算法的收斂性能差，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能找到最優(yōu)解;粒子群優(yōu)化算法是由美國(guó)社會(huì)心理學(xué)家James Kennedy和電氣工程師Russell Eberhart在1999年IEEE國(guó)際神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)議共同提出的，其本質(zhì)上是一種多代理算法，對(duì)復(fù)雜非線性問(wèn)題具有較強(qiáng)的尋優(yōu)能力，且簡(jiǎn)單通用、魯棒性強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)容易、精度高收斂快，在解決實(shí)際問(wèn)題中具有優(yōu)越性。

4分布式電源與管控平臺(tái)的特點(diǎn)與競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

(1)適合國(guó)情

構(gòu)建配電網(wǎng)末端的分布式電源應(yīng)用體系，既能有效控制對(duì)配電網(wǎng)的不良影響，又能實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式電源電能和電力主網(wǎng)電能的經(jīng)濟(jì)高效利用，同時(shí)產(chǎn)權(quán)清晰，有利于今后的商業(yè)運(yùn)營(yíng)，更適合我國(guó)的實(shí)際情況。

(2)安全可控

產(chǎn)品管控的分布式電源工作在變壓器的380V低壓側(cè)，提供并網(wǎng)控制與保護(hù)功能，對(duì)配電網(wǎng)的影響很小。提供并網(wǎng)與孤島運(yùn)行的安全切換和運(yùn)行管理，確保在配電網(wǎng)發(fā)生停電、限電、故障時(shí)，能夠保證一定時(shí)間內(nèi)的持續(xù)供電，又能確保計(jì)劃性檢修時(shí)的安全。

(3)經(jīng)濟(jì)高效

產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)多種分布式電源的靈活利用與協(xié)同工作，充分發(fā)揮各種分布式電源的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)和規(guī)?；?yīng)。在谷段電價(jià)時(shí)進(jìn)行蓄電，在峰段供電，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)電能的經(jīng)濟(jì)利用，為用戶節(jié)省了用電成本。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)互聯(lián)已成為一種發(fā)展的必然趨勢(shì)，其中分布式電源因其投資省、發(fā)電方式靈活、與環(huán)境兼容等特點(diǎn)，日益普遍的與大電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行。因此，如何對(duì)各種分布式電源的并網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行有效的控制對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展具有重要的意義。分布式發(fā)電的應(yīng)用是可再生能源的發(fā)展趨勢(shì)。加速發(fā)展大型分布式電源并網(wǎng)發(fā)電，是改變和優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)的理想選擇，也是可持續(xù)電力供應(yīng)的理想模式。并且分布式發(fā)電的發(fā)展有利于實(shí)現(xiàn)電力產(chǎn)業(yè)的多元化，可以通過(guò)引進(jìn)、研發(fā)和儲(chǔ)備大量多元化的分布式發(fā)電技術(shù)把產(chǎn)業(yè)推向更高的層次，有利于分布式發(fā)電在更寬廣的領(lǐng)域中的應(yīng)用。我們有充分理由相信未來(lái)的大型輸電線路和傳統(tǒng)供電系統(tǒng)，必將會(huì)被潔凈、小型的分布式電源所代替。