微电网中分布式电源以及大功率电力电子器件的控制与改进

摘要

为了充分发挥分布式电源效益的同时维持电力系统的安全稳定运行，微电网（MicroGrids）技术成为近年来分布式能源系统研究领域的一个热点，其主要研究集中在微电网自身以及微电网对电力系统影响的分析与研究上。同时，微电网的发展，尤其是分布式电源的发展对传统的电力系统形成了巨大的影响，引起了电力技术的显著进步。微电网解决了分布式发电单机接入成本高、控制困难等问题，同时将发电机、负荷、储能装置及控制装置等结合，形成一个单一可控的单元，微电网中的电源都为含有电力电子器件的小型机组，包括燃料电池、微型燃气轮机、光伏电池以及蓄电池、超级电容器等。微电网不仅解决了分布式电源的大规模接人问题，充分发挥了分布式电源的各项优势，还为用户带来了其他多方面的效益。本文分析了微电网的特点以及研究现状，并分别针对交流微电网与直流微电网的控制系统进行了研究，并借助多代理技术提出微电网分布式能源以及换流器的协调控制方案。
　　 交流微电网中存在多种分布式电源，它们分别通过换流器入网，且各电源自身特性和运行要求不尽相同，故电力系统的控制将逐步由集中式转为分布式。在这样一种趋势下,势必要以更加有效的能量管理系统―多智能体系统来保证电力系统控制的有效性、可靠性。因此，本文提出一种基于 Multi-Agent 系统的分布式协调控制策略。系统分为三层——电网级 Agent、微网级 Agent和元件级 Agent。各层由以太网互联以实现上下层代理和各层代理之间的通信。电网级 Agent 负责对电力系统中所包含的各个微电网的运行状态进行实时检测并协调各个微网的出力;微网级 Agent主要负责微电网中各元件的监控并通过优化算法确定各分布式发电电源的出力，再将优化结果发给下层代理；下层为元件级 Agent，主要负责微电网中各分布式发电单元的协调控制，一方面受上层代理的控制，一方面又具有独立运行的能力。通过各Agent 间的合作使得 Multi-Agent 系统对电源之间，微电网与配电网之间的协调具有更高的效率。
　　 直流微电网中各个分布式电源（包括储能装置）统一接入直流网络，然后再通过一个或多个逆变器接入交流电网供负荷使用或者与上级电网并网。它较交流微电网的优势是可以节省逆变器装置，并且可用通过对直流电压的控制达到更加轻松地控制对各个分布式电源的功率输出。本文重点研究了直流微电网的控制方案，有效的实现了直流微电网的稳定与分布式能源的有效利用。
　　 最后，文章总结了研究成果并提出了微电网未来的发展方向。