1、1基于微电网并网技术研究现状初探摘要：微电网（micro-grid）技术在国际上已经受到了广泛重视并且发展迅速，它的并网与孤岛运行是微电网运行的核心技术。文章总结了微电网并网研究现状和标准，讲述了微电网的并网条件及不同条件下的运行现象和影响，并用 MATLAB/SIMULINK 进行了有相角差的并网仿真实验。 关键词：微电网；电网并网；并网仿真实验 中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）17-0120-03 我国电力发展迅速，在电力“十二五”规划中提到我国要不断推进电网智能化，因地制宜地发展分布式发电，积极发展风电等可再生能源，而微电网在智能电网中有很
2、大的作用，使得电网更加智能化，并且微电网在某些场合具有很好的经济性，也具有一定的抗灾能力，比如在汶川大地震和雅安地震中运用微电网就可以减少一定的电力灾害影响，微电网很好地解决了许多电力问题。而微电网并网是微电网运行的核心，对微电网的并网进行研究有利于微电网快速稳定的发展。微电网并网的技术问题曾一度被视为微电网并网的重要瓶颈，所以研究微电网并网有着重要意义。 1 微电网并网研究现状 现今电力用户对供电可靠性的要求越来越高，对环保和利用可再生2能源的呼吁越来越高，微电网发电和传统的电网结合起来能够达到更高的可靠性；而且有效利用了可再生能源，更加环保，能有效地解决以上问题。随着新材料和新型的发电技术
3、的发展，微电网在技术上得到了支持。而且我国在不断推进智能电网，微电网具有的先进的控制系统和灵活的运行方式是智能电网的重要组成成分。微电网技术能够解决传统分布式发电分散接入、单独并网所带来的整体不受控的问题；当发生电网扰动时，其可有效解决单个分布式电源上关键负荷面临的电能质量问题，同时有利于提升电网可控性，而且未来的电网系统是一个公用大电网系统为主、本地微电网系统为辅的综合型电网系统。若微电网能够在孤岛运行与并网运行之间进行平滑切换，其作用更大。 我国对微电网还没有一个较为统一的定义，综合各研究定义大致是将分散的小型发电设备通过公共连接点（PCC）联结成网就地供电并能与大型电网联网运行的电网。其
4、中微电源发电包括燃气轮机发电、风能发电、太阳能发电等清洁能源发电。对于并网方面，我国对同步发电机与大电网并网（即传统并网方式）研究较为成熟，且如今的准确度和自动化程度较高。而对于微电网的并网研究也是处于起步阶段。它们之间的并网有相同之处也有不同之处。微电网的电源有同步发电机，也有异步发电机，如风力发电。其原理与同步电机、大电网并网有所不同。 微电网系统的并网实现主要是由并网逆变器完成，并网时对微电网的实际运行状态进行判断，并且结合正序电压提取、锁相环和低通滤波等环节对微电网的运行进行监控取得数据进行并网。并网逆变器主要是完成微电网与公用大电网之间的连接和功能交换。三相全桥式逆变器在3微电网并网
5、中得到了广泛应用。逆变器作为微源与微电网的主要接口扮演着能量转化和扰动缓冲的重要角色。并网时，它能从 PCC 处获取主网电压的频率及幅值参考信号以和主网同步运行，三相全桥式逆变器在微电网并网中得到了广泛应用。 通过逆变器进行并网，极好地减小了电流冲击。并网逆变器的控制目标是控制逆变电路输出的交流电流为稳定的高质量的正弦波，且与公共电网同压、同频、同相位。我国的并网逆变器原材料 80%来自国外，而90%逆变器卖出国外且面对了一年多的欧美“双反”夹击，发展不太景气，且起步较晚，但近来我国的政策不断激活我国市场需要，促进了并网逆变器的发展研究。 根据现今的研究表明，分布式电源并网，随着数量的增多实现
6、平衡并不容易，而具有储能设备的微电网有利于微电网的并网，且有利于电网稳定性，它能提高微电网电能质量、增加系统稳定系、提高微电网的经济效益，承担着电力调峰的功能。特别是风力发电和太阳能发电都具有一定的波动性。而储能设备很好地解决了不稳定的问题。但储能设备的成本较高，限制了其发展，于是存储设备也需要同步发展提高，以更有助于稳定电网。 有部分学者提出了一些微电网并网的控制方法。总结起来都是通过电力电子器件监测大电网与微电网的电压相角和幅值的变化判断微电网运行状况进而自动转换运行方式的方法。其中控制方法有下垂控制、v/f控制、PV 控制、采用 VSC 结构并网、采用潮流控制器（UPFC）并网，通过动态
7、调节逆变器实现微电网与大电网的各参量相等。现今国际上和国4内也有了很多示范工程建立起来，为微电网并网研究提供了基础和条件。2 微电网并网标准 在国际上，IEEE 制定了IEEE1547 分布式电源与电力系统互联的系列标准 ，其中 IEEE1547.4分布式孤岛电力系统的设计、操作和集成指南草案是专门针对微电 网的。 在部分国家也制定了一些相关标准。英国目前主要有BSEN50438：2007 微型发电设备接入低压配电网技术要求和嵌入式发电厂接入公共配电网标准 。德国先后于 2008 年 1 月和 2011 年 8 月发布了发电厂接入中压电网并网指南和发电系统接入低压配电网并网指，还发布了 DIN
8、EN50438-2008 与公共低压配电网并联运行的微型发电机的连接要求系统接入低压配电网并网指南。加拿大目前有 2 个主要的并网标准，有 C22.2NO.257 基于逆变器的微电源配电网互联标准 C22.3NO.9 分布式电力供应系统互联标准。还有一些是针对指定微电源并网的并网标准。 我国微电网发电正处于起步阶段，虽然国家出台了很多利好政策，但我国各方面标准缺乏统一高质量的标准，仍需要不断的优化。我国于2013 年 2 月 28 日正式发布了关于做好分布式电源并网服务工作的意见这是继支持分布式光伏发电并网后，国家将支持范围扩大至太阳能、天然气、生物质能、风能、地热能、海洋能、资源综合利用发电
9、。此服务意见合理确定分布式电源界定标准。意见明确分布式电源，是指位于用户附近，所发电能就地利用，以 10 千伏及以下电压等级接入电网，且单5个并网点总装机容量不超过 6 兆瓦的发电项目。包括太阳能、天然气、生物质能、风能、地热能、海洋能、资源综合利用发电等类型。分布式电源并网服务一系列标准和细则的制订，优化了并网流程，简化了并网手续，提升了服务效率，切实提高并网服务水平。在分布式电源并网标准体系建设方面，国家电网先后编制了 16 项企业标准、8 项行业标准、8 项国家标准。在国家能源局的大力支持下，国家电网成功建设了国家级风电和太阳能发电研发（实验）中心，具备了风电和光伏发电全系列并网检测能力
10、。但这些标准还不够细化，需要不断地发展调整。政策标准支持主要在于风力发电和太阳能发电，但对于其他微电源并未出台详细统一的政策标准。 总体而言国际上和其他一些发达国家要比我国的微电网并网标准先进，但仍然缺乏统一的具有很好约束力的标准，而且还有些标准比较滞后。 3 微电网并网条件及现象 微电网的并网要做的是微电网和大电网联结运行并向外送电。微电网主要运行作用是就地供电，但在大电网高峰期和缺电时，微电网如果能够向大电网提供电能便能够缓解大电网的高峰期压力，有助于大电网的稳定运行，但是当微电网并网时如果条件不符合标准会影响大电网和微电网双方的稳定，甚至造成严重危害。微电网与大电网并网运行，无论是运用传
11、统并网方式还是用并网逆变器进行并网，其核心都是要使微电网与大电网在一定条件下稳定并网运行。微电网要与大电网相并网条件有：二者频率相等、相序相同、电压幅值相等和相角相等。当然这些都是理想条件，也不要求完全相等，在相应的允许范围内就可以。根据6我国的一些具体并网具体标准：为保证并网安全，需要满足并网前电压差值不应超过额定电压的 10%，相角差不应超过 10，频率差值不应超过额定频率的 0.5%，即不能超过 0.25Hz。这里经过仿真比较，选择相角超前微电网 2，幅值低于微电网 0.05p.u.，频率高于微电网 0.2Hz。 通过部分文献了解到并网相角差易导致微电网中的发电设备损坏，压差、频差和角差
12、对切换造成影响的大小不同，得出相角差在并网切换时对系统造成的影响要远远大于电压差和频率差对其造成的影响。频率差其次，电压差对并网造成的影响最小。还有针对并网时的谐波问题提出采用电磁耦合的方式对高频脉冲宽度调制（PWM）波进行缓冲，抑制高频谐波注入电网的并网谐波解决方案。 4 仿真验证 图 1 微电网并网简化结构 图 2 没有相角差的并网情况 图 3 相角差为 5时的并网电流 目前已有研究表明：微电网并网时影响最大的是相角差。本文就其相角差并网造成的电流震荡进行研究。并网时是通过 10kVPCC 母线将微电网与大电网相并网。大电网是 50Hz，相间电压 110kV，微电网为50Hz，相间电压 1
13、1kV，微电网由两组微电源构成，一组风力发电机组，一组太阳能发电机组。用不同的相角差将微电网与大电网进行并网，微电网的相角滞后于大电网 5，比较其电流变化。在 1s 钟的时候进行并网。 通过仿真比较可以看出发电机并网时在没有相角差的时候会有微小7的震荡，并网电流增大。但在有 5相角差的时候，并网震荡加大且震荡时间加长，大概要 1s 左右恢复稳定。并且通过仿真验证相角差越大，震荡电流越大，回复时间越长，造成的影响较大。 5 结语 通过微电网的并网研究现状和并网标准的总结体现了现今微电网的并网发展情况以及需要改进的地方，并通过有相角差的并网进行仿真，得出相角差造成的电网电流震荡波形。对于微电网的并
14、网与仿真目前处于研究探讨阶段，还缺少成熟的经验，还需要不断实践以提高。 参考文献 1 时珊珊，鲁宗相，周双喜，等.中国微电网的特点和发展方向J.中国电力，2009，42（7）. 2 钟诚.微电网中并网逆变器控制策略研究D.湖北工业大学，2011. 3 杨志淳，乐健，刘开培，等.微电网并网标准研究 J.电力系统保护与控制，2012，40（2）. 4 BiYing Ren，XiangQian Tong，Sha Tian，Xiang Dong Sun.Research on the control strategy of inverters in the micro-gridR.APPEEC，2010. 5 杨大为，黄秀琼，杨建华，等.微电网和分布式电源系列标准IEEE 1547 述评J.南方电网技术，2012，6（5）. 6 严干贵，孟方旭，王鸿焘，等.微电网并网理论的前提J.中国科技论文，2012，7（8）. 87 李明慧，李国庆，王鹤，等.微电网建模及并网控制仿真J.低压电器，2012， （8）.
