逆变器在智能电网接口中的应用.doc

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1、逆变器在智能电网接口中的应用 目前的许多研究致力于为电力系统最优化、负载分配、参数配置和电能储存管理制定策略。由于最近对于“智能电网”和“虚拟电厂”的展望，研究的关注点的选择通常依据经济功效，受到市场的推动。但是，我们不能忘记，任何高级的电力系统运行技术必须以物理上稳定和可靠运行的电力系统为基础。为了满足这种新型电力系统的要求，对电网的物理层面的控制必须重新调整加以改进。与此同时，分布式电源技术和高渗透性的可再生电源技术的持续发展趋势也要求电网控制结构体系进行调整。现代电力电子技术，通过提供一个高效的自动控制平台可以为DERs和RESs构建一个强大

2、的电网连接，如图1所示。等价于常规电源，电网连接逆变器可以表现为基本的电网连接功能。只有当DERs和RESs可以从常规的大型集中式电源那里接管过物理调控任务时，它们才能在电力系统中获得与常规电源平等的地位。只有当DERs和RESs在电力接入电网的过程中不止享受权利，同时也能承担义务的时候，它们才能得到真正的自由。为了使逆变器能够参与到活跃的电网控制中，充分的控制策略是必需的。然而，时至今日，控制理念的发展还是远远落后于需要。　　1.逆变器接入电网的要求　　今天，DERs和RESs所使用的逆变器仍然主要采用了被动控制技术。这意味着对电网接入功率的控制

3、与通过一次能源产生电能的能量转换系统密切相关。对电网侧来说，它们相当于负的负载。它们将从ECS处获得的全部功率注入电网。在这种方式下，电网侧的电网控制整合，甚至于主动参与控制和稳定电网状态变量都是不可能的。　　最近的电力系统章程修订也仅仅对异常的电网变化做出了预防性的反应。对高压和中压电网，UCTE操作手册、国家电网编码和国家电网连接章程等，定义了电网电源连接行为。对低压网络，规程细节至今还未定义和出版。对于高压和中压网络，稳态要求定义了发电单元必须减少它们的有功出力以应对频率过高，或者按照电网调度要求呈阶梯状出力。据此，超过需求的有功功率会被拒绝

4、上网。在正常运行条件下，发电单元还必须提供无功功率。动态行为的定义要求发电单元必须在电网故障的情况下保持与电网的连接并能够提供短路电流。　　为了增加DERs和RESs在电网中的比例，规章制度还应该进行更深入的变革。分布式发电单元必须与集中式电源承担同样的基础调控任务。只有这样电网才能被激励者运行在分布形式下。未来的电力系统不仅仅要求DERs和RESs承担假定的预防性的措施和开环控制。这些电源必须执行物理上的实际的电力系统调控。只有这样，未来集中式电源才能被DERs和RESs取代或者补充。　　2.常规电力系统控制方法在逆变器系统中的采用　　新的DER

5、s和RESs必须参与到现有的系统中并适应现有的结构和控制策略。因此逆变器必须适应现有的电网控制并且遵从基本原则，尤其是在相互连接的运行中。基本的逆变器控制必须以传统发电控制方式为基础。　　当接入电网的构件是DERs或RESs时，常规的基础控制方式可以被逆变器采用和执行。向电网传输的功率可以被ECS或电网驱动。　　在ECS驱动馈电时，ECS决定了向电网传输的功率。如今，单台RESs逆变器典型地就在这种馈电方式下运行，并向电网注入全部可提供的功率。在电网驱动馈电时，不再是ECS，而是电网决定功率的传输。典型的，大多数常规大型电厂运行在这种方式下，同样，

6、这种方式潜在的适合DERs和RESs系统，或者至少适合混合式电力系统。在ECS驱动馈电的情况下，逆变器控制方式被称作电网平行方式。第二种情况可以被两种不同的逆变器控制方式实现，分别是电网形成方式和电网支持方式。电网形成方式中逆变器的作用是建立和维持电网状态变量。电网支持方式中逆变器被用于平衡功率。它可以传输预先设定数量的功率，这个数量可以根据电力系统的需要或者高级控制运行得到的参考值进行调整。应用这个控制方式的逆变器例子如图3至图5的左侧所示。此外，这些基本有功功率调控器潜在的对二次电网控制的相互联系可以被类似的阐释。　　所有被介绍的控制方式都可以

7、适应对称和不对称负载条件和逆变器硬件。对于这些基础的控制方式，正如前边介绍的，只有电网形成方式和电网支持方式才适用于被积极地应用到物理层面的控制整个电力系统。分布式发电单元在电网平行方式中不能被从电网侧控制。然而，除了充分的基础控制方式，发电单元控制一定要能够与定义的超常规二次电网调控器进行交互作用。这个要求同样能够被所描述的基础控制方式所实现。由于这些控制结构是基于常规电力系统控制策略的，它们提供了与常规电力系统控制同样的二次调控接口（如图5所示）。因此，具备这些功能的DERs和RESs就可以像常规单元一样连接到电网控制中。电网中的二次有功调控器

8、被要求将电网频率调节到正常值。它为电网形成和电网支持的控制结构提供了在关注点的有功功率偏移值。　　3.仿真研究　　仿真是验