微网是由分布式发电(DG)、分布式储能(DS)与相应负荷组成的独立可控系统,具有自治运行、自愈恢复、多能互补、优化管理和协调控制等优势。为实现大规模分布式发电接入和用户高效可靠供电,可以将微网划分成多个计划性的子微网。为此,应根据微网间的组网结构,建立微网内DGs、DSs、本地负荷、开关以及多微网之间的协调控制,以保证微网在不同运行状态下都能够满足本地用户的供电要求。论文设计多微网串、并联不同结构的两级分层控制方案,研究微网中央控制器(MGCC)的功率控制、状态管理和并网同步控制功能;分析多子微网系统运行状态、触发事件,对多微网系统运行状态进行简化组合,制定状态转换方案;针对多微网系统的联络线功率控制和并网同步,提出不同子微网MGCC之间的协调策略。本文的主要工作内容如下:
①分析了含多个子微网的串联、并联结构的多微网特点,设计多微网系统具有主从MGCC的两级分层控制结构。对串联结构的多微网中,子微网是上下游关系,上游子微网孤岛运行时,下游子微网也孤岛运行;并联结构多微网中子微网是并列关系,通过分配系数决定子微网之间的功率分配,共同调节微网功率。每个子微网都包含有一个MGCC,选定主控MGCC,控制主控子微网的微源控制器(Microsource Controller, MC)、负荷控制器(Load Controller, LC)以及其他MGCC。
②简化归类多微网运行状态,制定多微网运行状态的转换方案。该方案以多微网系统当前状态和触发事件为基础,MGCC监测微网的运行状态、检测触发事件,按照预定的方案调整控制各元件,实现状态转换。
③根据串联、并联结构多微网联络线特点,设计多微网MGCC的联络线功率协调控制策略。串联多微网的主控MGCC根据联络线的功率信号得到主电源蓄电池的功率调节信号,产生从控子微网的控制信号;并联多微网的MGCC经过分配系数得到各个子微网的功率控制信号,控制蓄电池功率,实现联络线功率控制。
④结合微网同步并网条件,设计多微网系统MGCC的并网同步协调控制策略。根据开关两侧的电压幅值差、频率差、电压相位差以及蓄电池功率,通过分配系数形成控制信号,控制蓄电池实现并网同步;当蓄电池输出达到极限时,等待下一次检测,若本地负荷减小至一定范围,重新并网。
⑤利用Matlab/Simulink软件搭建串联和并联结构多微网模型,仿真验证多微网系统MGCC协调控制策略的正确性。根据DG模型的动态特性,分析了多微网采用协调控制策略在联络线功率控制和并网过程的动态响应特性;验证所提出的多微网联络线功率控制策略以及并网同步控制策略的正确性和有效性。