Page 73 - 电力与能源2022年第五期
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魏 琛, 等: 新能源电网中微电源并网控制方法 4 5
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1.2 微型燃气轮机 的作用, 将直流电源转换为交流电源。在使用蓄
在微电网中, 相比于其他种类微电源, 微型燃 电池秦为微电源时, 需要额外加装双向变流器, 用
气轮机有着输出功率稳定、 系统自身具备差值调 于连接蓄电池和电网。
节功能的优势, 不易在并网时对电网性能造成负
2 新能源电网中的微电源并网控制方法
面影响, 这有利于电网实际使用寿命的延长。微
型燃气轮机虽然仍旧以柴油、 汽油等不可再生的 2.1 最大功率跟踪控制
化石能源作为燃料, 发电成本相对较高, 但相比于 在使用光伏电池作为微电源时, 主要面临输
常规的火电机组, 其有着运行噪声小、 污染物排放 出电流等参数稳定性差的并网控制难题, 如果外
量小的优势。因而在 新能源电网中得到广泛应 部环境温度或是光照强度等条件发生明显变化,
用, 属于一种过渡式的微电源。 总输出功率、 开路电压等参数也将随之改变。光
微型燃气轮机系统由滤波电路、 整流器、 负荷 伏电池输出功率 与输出电压自身也存在波动特
以及永磁发电机等部分组成, 多数型号微型燃气 性, 尽管外部环境温度和光照强度始终保持固定
轮机的平均输出功率保持在 25kW 上下, 在运行 不变状态, 光伏电池自身输出电压等参数也将随
期间重复开展活塞运动, 以此来带动汽轮机运行, 着时间的推移而持续波动变化, 在缺乏人工干预
在回热室产生热量, 操纵电控设备来实现电能传 的前提下, 无法长时间保持在最大功率点, 因而在
输。与此同时, 虽然机组在运行期间的各项参数 并网时会对电网造成冲击, 且发电效率存在提升
会产生一定程度的偏差, 如额定转速和实际转速 空间。针对这一问题, 需要应用到最大功率点跟
偏差、 预期和实际运转时间偏差等, 但由于微型燃 踪( MPPT ) 控制方法, 具体方法包括扰动观察、 电
气轮机控制信号由参数差值组成, 可采取有差调 导增量、 模糊控制、 二次差值以及固定电压 5 种。
节方式, 根据参数偏差情况进行纠偏调整, 将各项 ( 1 ) 扰动观察法。提前由工作人员根据光伏
参数的偏差值控制在允许范围内, 这将起到维持 电池情况来设定预定周期, 系统基于程序运行准
机组稳定运行工况、 减小并网时造成冲击影响、 降 则, 在各预定周期内自动向光伏电池施加扰动电
低叶片老化磨损速率等多重作用。 压, 准确计算扰动电压施加前后的输出功率, 根据
1.3 蓄电池 差值来预测下个周期的变化情况, 并对扰动电压
在微电网中, 储能系统可分为分轮储能、 超级 进行设定或调整。
电容器储能、 超导磁储能以及蓄电池储能 4 种。 ( 2 ) 电导增量法。提前对光伏电池的 P-V 曲
综合考量储能效果、 建设成本、 大电流放电条 线特性加以分析, 在运行期间持续对比瞬时电导
件、 后期维护保养等因素, 以蓄电池储能系统的应 值以及电导变化量, 根据对比结果针对性地采取
用最为常见。蓄电池储能有着材料可回收、 性能 纠偏措施, 如果光伏电池保持最大输出功率, 则瞬
稳定、 成本低廉以及易于维护保养等优势, 并且蓄 时电导值将保持为 0 。根据实际控制情况来看,
电池可用于充当功率源、 电压源或是电流源等多 相比于其他控制方法, 电导增量法有着跟踪准确
种用途。相比于其他种类电池, 蓄电池在结构和 度高、 在外部环境条件改变时可以短时间内锁定
能源转换层面上与化学电池较为相似, 依赖于化 最大功率点的优势, 但技术层面的实现难度较大,
学物质在接触期间产生的一系列反应来完成能源 对硬件设备性能也提出了严格要求, 实际应用范
转换任务, 并将所转换的多余电力能源临时存储 围有限。
在化学物质当中, 凭借这一特性, 使得蓄电池在微 ( 3 ) 模糊控制法。应用到全新的模糊逻辑推
电网中起到储存多余电能、 维持电网平稳运行状 理算法, 在算法模型中导入参考值, 依托知识库,
态、 控制电压与电流频率等运行参数的作用, 可以 对参考值依次进行模糊化、 模糊推理、 反模糊化处
有效避免电网波动等故障问题的出现。同时, 蓄 理, 最终按照控制对象输出计算值, 下达控制指
电池由辅助控制器和直流转换器两部分组成, 在 令, 始终将光伏电池的实时输出功率保持在最大
运行期间, 辅助控制器起到调节储存状态的作用, 功率点左右。
在储电量达到额定值时切换状态, 预防电能储存 ( 4 ) 二次差值法。以光伏电池 P-V 曲线特性
过多现象的出现, 而直流转换器则起到转换电能 为参照, 建立与之高度相似的二次函数, 在二次函
