山东理工大学智能电网研究院-电力行业：计划孤岛与孤立运行微电网同步定频控制方法

暨天津大学电气自动化与信息工程学院办学90周年学术论坛计划孤岛与孤立运行微电网同步定频控制方法暨天津大学电气自动化与信息工程学院办学90周年学术论坛随着新能源发电比例的不断提高，未来新型电力系统中配电网地位举足轻罗马CIRED2023大会上，意大利配电公司总经理ANTONIOCAMMISECRA的主对8个国家13个配电公司调查结果表明，目前配电网注入的电量比例为22%;2050年将随着配电网中分布式电源、储能装置渗透率的不断提高，配电网更容易实现功率就地平衡。未来配电网可随时在大电网停运时，以计划孤岛/微电网的形式给当地负荷供电，对于电力系统抵御自然灾害与战争的破坏，提高供电可靠性具有重要的意义!蚯蚓可断臂再生，具有顽强的生命力!配电网随时以孤岛形式运行，具有优越的韧性与灵活性!计划孤岛：能够脱离大电网孤立运行的整体或部分公共配电网一般指可以孤立运行的用户侧供电系统微电网/计划孤岛关键技术电压/频率运行控制技术Micro.Fuelcells微电网运行控制方式-主从控制主从控制：主电源采用定频调压控制方式，为微电网提供电压和频率支撑；其它分布式电源不能即插即用。微电网运行控制方式-电压与频率下垂控制下垂控制特性或同步机运行特性控制方法复杂存在频率与电压稳定问题配电线路的R/X比高，有功与无功控制不解耦，难以达到大电网的下垂控制效果。微电网故障引发功率振荡示例暨天津大学电气自动化与信息工程学院办学90周年学术论坛同步定频电流源运行控制方法同步定频运行控制的基本原理针对逆变器主导的配电网计划孤岛或孤立运行的微电网控制逆变器输出初相角为零(相对于同步脉冲)的定频(50Hz)电流。根据电网电压的变化调节电源输出电流幅值，使电网电压运行在合格逆变器输出电流同步，控制过程类似单台逆变器给负荷供电，也类似于直流电网控制过程。9采用I/V下垂控制分配电源电流根据电网电压确定电源输出电流电压上限1.1以电压小于0.97值1.3/。额定负荷时输出额定电流/,电网电网负荷减少一半时，电源电流减少约一半，电压上升至1.05。实际系统中宜采用折线下垂特性无功补偿控制方法负荷电压相位角(相对于电流相量)等于负荷阻抗角■配置就地无功补偿装置，为负荷提供无功功率，提高电源功率因数。无功补偿容量投入原则：电压相位角最小。线路阻抗的影响靠近负荷的电源2的输出电流较没有线路阻抗时增加远离负荷的电源1的输出电流较没有线路阻抗时减少就地电源多出力，有利于降低线逆变电源控制系统电流控制单元保证电源输出电流初相角为零(相对于同步脉冲)的正弦电压跟踪控制单元根据实时电压、电流确定电源实际输出的电流幅值Is,改善电压控制动态特性。U谐波电压抑制方法同步定频电流源内阻高，非线性负荷谐波电流在电源内阻上产谐波电压。逆变器向系统中注入与负荷谐波电流电源内阻的谐波电流为零，从而消除电流源逆变器等效电路逆变器逆变器注入谐波电流等效电路对同步定频控制方法的评价简化控制方法克服传统控制方法频率、电压稳定问题相互耦合，易发生失稳事故的缺陷。该方法可用于构建低频交流电网(如5Hz),使其具有多端柔性直流电网的优暨天津大学电气自动化与信息工程学院办学90周年学术论坛物理试验结果光伏光伏光伏光伏公共配电变压器负荷1区域1AC|区域2负荷2PCS1与PCS2采用同步定频控制踪控制两个孤岛区域并列，并网转离网运行试验100ms内完成离网运行方式转换 电网电压区域1电压——区域2电压两个区域孤岛并列运行，负荷与电源退出运行试验区域1系统电压变化符合要求。 区域1电压——区域2电压 PCS1电流PCS2电流两个区域孤岛并列运行，负荷与电源投入试验区以1系统电压变化符合要求。20ms区域1负荷投入 区域1电压区域2电压 两个区域孤岛分列运行试验区域1 两个孤岛区域并列运行试验区域1——并网点电流——PCS1电流PCS2电流50ms后进入稳定运行状态。利用逆变器输出可灵活调节的优点，提出了一种计划孤岛/孤立运行微电网同步定频控制方法。逆变器电源输出电流相位同步，规避了频率/电压下垂控制方法存在的频率稳定与功率振荡问题，使交流电网控制过程类似直流电网。数字仿真与物理试验初步验证了新方法的可行性与优越性新方法用于实际工程，还需做大量理论与技术研究工作。以下专家与研究生参加了项目研究与讨论工作：山东理工大学赵艳雷教授、彭克教授、熊立新教授、王蕾副教授、陈佳佳副教授、路茂增博士，徐