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从稳态、谐振、分层控制等角度剖析微电网关键技术

2018-04-25 10:32
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5、微网谐振原因

从电源发射特性看:

逆变器自身的非线性与死区等

负荷的非线性和冲击性

电网背景谐波

从多电源并联谐振看:

多电源之间存在阻抗耦合

控制方式会影响到电源之间的阻抗耦合

电网电抗与逆变器直接存在阻抗耦合

电源自身的固有谐振频率

6、微电网谐振抑制结论

系统谐振带为叠加谐振带,包含自身谐振带,并联谐振带和串联谐振带,合理选择虚拟阻尼电阻可以有效衰减谐振效果。

采用频域阻抗法可以分析新能源发电接入电网的稳定性,但Dq坐标系下阻抗建模的物理意义模糊,阻抗难以直接测量,建议在abc坐标系下进行阻抗建模。

基于这些仿真分析和实验看,多负荷多电源的微电网系统采用VSG+虚拟阻抗技术可以保证系统的稳定性,有效平衡各个电源之间的出力情况,VSG和虚拟阻抗的相关参数可以通过计算、仿真得出。

7、微电网分层控制技术

从稳态、谐振、分层控制等角度剖析微电网关键技术

微电网不同于单个变流器,需要基于分层控制技术。上层主要是发电计划、运行模式、负荷预测、发电预测和机组组合的控制,中间层主要是孤岛检测、联络线功率控制、二次电压和频率控制,底层即电源层,主要是进行一些VSG控制,阻尼阻抗、谐振抑制、功率分配等。

中间层向底层不同电源分配指令时基于很多的控制算法,例如不同电源之间的特性。在孤岛运行时,微电网中的负荷不平衡,尤其新负荷、非线性负载比较多的时候,容易造成谐波污染,这时就需要按照不同的电源特性分配不同的指令,例如当负载不平衡时,需要针对性的发出零序分量和负序分量,如果这些不平衡电流由储能发出,那在储能电源的直流侧就会形成直流电压纹波,对很多电池就会造成损坏。

从稳态、谐振、分层控制等角度剖析微电网关键技术

目前常见的控制方式主要是有线通信和无线通信两种,不同的通信方式有不同的特性。一般情况下,越往底层的通信,要求的控制带宽越高,通信速率也就越高。从系统的控制上看,有效的控制带宽越高,有效的控制速度越高,整个系统的稳定性越高,这主要取决于通信协议和控制策略,并不是说选用的物理介质允许通信速率高,控制带宽就高。

8、系统同步信号载波移相

从稳态、谐振、分层控制等角度剖析微电网关键技术

上图的中间层和光伏逆变器、风电变流器之间通过光纤通讯连接,通过同步信号控制电源载波。载波移相可以有效的提高并网点的等效电频,电频数量随设备的增加而增多,电能质量也随之越好。

在微电网中,设备之间并的电源越多,系统越容易震荡,这时候可以增加虚拟阻抗策略、VSG策略以及提高并网端的等效电频等,目的都是为了保证整个系统的控制增益不随并联设备的数量变多而降低。当然这都是基于VSG+虚拟阻抗的前提而言。

9、优化系统控制

从稳态、谐振、分层控制等角度剖析微电网关键技术

上图基于分层控制和快速通信技术,有效提高系统VF节点的容量,同时能针对不同电池的特性分配不同的指令,系统会分解出调节系统频率和电压所需要的有功、无功。根据直流对直流纹波电压的敏感程度分配指令,既可以保证系统的容量增大,也可以保证系统相关器件寿命的延长。

10、微电网上层和底层关键技术

从稳态、谐振、分层控制等角度剖析微电网关键技术

微电网中,越接近底层越接近于控制技术,越接近上层越接近于商业模式。

大数据在交互级或者交易平台级别都能用到,主要用来预测、数据增值、智能化运维、智能化服务、资产定价、资产交易等。

个人认为,区块链和分布式发电或微电网有天然的契合度,在分布式发电或微电网的电力交易支付、资产交易记录、征信等方面的应用有很大前景。

微电网底层相关技术主要包括IOT、储能等。储能在微电网中扮演着稳定源的角色,因为大部分新能源属于不稳定源,如果整个系统要去发电和供需平衡,不稳定源就需要储能来补偿调节。

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