光伏储能微电网储能控制技术探讨

光伏储能微电网储能控制技术探讨

梁雅淼

广州智业节能科技有限公司，510030

摘要：光伏储能微电网的并网运行和隔离运行容易受到多种外部因素的影响，为了确保微电网运行的稳定性，要强调微电网与主电网之间电力交换的可控要求，通常，需要分析短期负荷预测误差和光伏输出误差，并使用正态分布计算为微电网储能容量配置的设计提供依据，努力实现微电网可控的电力交换和电力波动，提高微电网的利用率。本文基于光伏储能微电网的运行特性，探索储能控制技术，并简要分析微电网稳定性控制要点，希望能为相关人员提供一些参考。

关键词：光伏电源；微电网；储能控制；

引言

微电网的运行模式具有较高的灵活性和独立可控性，可以灵活调节分布式可再生能源发电，对进一步提高可再生能源利用率具有重要作用，然而，也应该注意的是，微电网中存在间歇性和随机的可再生能源发电，这不可避免地导致并网和隔离运行状态下的电力波动，当微电网连接到敏感负载，主电网也处于异常状态时，需要实现敏感负载连续供电的前提。此外，为分析微电网隔离运行的特性，确保微电网的正常运行，还需要确保参考电压源的可靠支持，因此，为了确保微电网的正常运行，要对储能技术进行研究，确定包含光伏电源的微电网的储能配置方案，努力更好地抑制功率波动，为微电网的高效利用提供更可靠的支持。

1.光伏储能微电网的储能控制要求分析

光伏储能微电网在并网运行时，所使用的分布式电源具有随机波动性，不可避免地会在配电网上引起电压波动、功率波动和谐波，这对电能质量的提高非常不利，也可能导致微电网与主电网之间的电能交换损耗，通过储能控制技术的研究和应用，可以进一步提高微电网与主网间换电的控制效果，对提高微电网的电能质量具有重要意义，它不仅能提高微电网运行的可靠性，还能提高微电网的利用效率，利用储能容量作为微电网的备用电源，应根据功率与容量的关系进行合理配置，以有效抑制微电网接入过程中产生的功率波动的影响，提高微电网内的功率稳定性。储能是微电网中不可缺少的一部分，在用电低谷时作为负荷充电，在用电高峰时作为电源释放电能。它在微电网中能够起到削峰填谷的作用，极大地提高间歇式能源的利用效率。

2.光伏储能微电网储能控制技术分析要点

2.1储能容量配置设计

储能容量配置设计的合理性对包含光伏电源的微电网的运行稳定性有重大影响，分析和设计微电网的储能容量配置，首先需要明确光伏输出预测误差和短期负荷预测误差的影响。对这两部分进行准确的分析和计算是确保储能容量合理分配的必要条件。

微电网光伏电源将选择首先向微电网的内部负载供电，基于此，可以分析光伏输出预测和短期负荷预测中的误差，以获得更准确的误差参数，减少最终预测结果与电网负荷实际需求之间的差异，实际情况是，只要主电网允许，光伏电源就会出现电力回流，而这就决定了微电网负载无法完全吸收光伏发电的输出功率，因此剩余功率将在交流母线的作用下进入主电网，当光伏发电无法为微电网内部的负载提供足够的支持时，多余的电力通过主电网转移到微电网，因此，光伏发电的输出需要以满足微电网内的负荷需求为基本条件，并用不足的电力和剩余的电力与主电网交换。

根据实际情况分析，由于外部条件的变化，包括温度、湿度和太阳辐射，光伏发电效果容易出现显著差异。此外，在不同的气象条件和预测方法下，微电网负荷也会发生变化，光伏发电量预测和微电网负荷变化中固有的随机波动无法完全消除，从而导致随机预测误差，通过以上分析可以理解，如果要实现微电网与主电网之间可控换电的目标，前提是准确分析短期负荷预测误差和光伏输出预测误差。

2.2负荷短期预测及光伏出力预测

短期负荷预测针对的是微电网在短期内相应的电力需求，并在此基础上合理配置储能，以实现微电网内高效功率控制的目标。根据以往的经验分析，气候条件、预测时间、经济条件等都会影响预测结果的准确性，即预测误差，为了减少预测误差，要选择足够大的样本数据作为支持，并且预期误差值将接近零，从而为误差的概率分布提供支持。

光伏电源的输出受到温度、风速、气压和太阳辐射等因素的影响，还需要将所有因素纳入光伏输出预测的范围，以最大限度地减少预测误差，通过分析实际光伏输出与预测输出之间的误差，可以实现合理的储能配置设计，并对预测误差进行补偿以消除误差。此外，在计算输出预测误差时，面临误差的随机变量具有较强的独立性，也具有相同的概率分布特征，这可以确定光伏电源的输出预测误差也遵循正态分布，这样，可以随机选择误差总体数据作为样本数据，然后完成误差概率的正态分布计算。

2.3微电网储能控制

在完成微电网光伏输出预测误差和短期负荷预测的基础上，应用区间估计方法实现微电网储能控制，储能系统应分散和集中布置，然后完成电网储能容量的合理分配，其中，分散配置是基于在微电网中增加光伏电源，实现储能系统的布局。

集中布置是根据微电网内光伏电源的整体情况，对储能系统进行整体配置，在分散配置的情况下，控制的关键是掌握光伏发电输出的预测误差和电网某一区域的负荷预测误差，在采用集中式配置控制方法时，应进行调整，重点是准确计算微电网内的光伏电源和负载，以及确定储能配置的变化；其中，面对预测误差方差计算的高难度，可以确定微电网的整体光伏电源是系统上的“负的负荷”的条件，这样，计算的难度就会降低，所需的方法也可以用于短期负荷预测误差计算。此外，在整个过程中需要注意的关键点是，光伏供电误差和短期负荷预测误差必须单独计算，两者之间没有任何联系。

为了实现利用储能系统抑制微电网短期功率波动的目标，需要首先将每日照明间隔设置为间隔，并在此基础上准确计算配置容量，还应注意预测误差的随机性，对一定置信区间内的预测误差进行概率估计，以获得可信度高的预测误差预期值，并且这个期望值也可以用来预测期望功率误差的响应，作为合理配置储能输出功率的基本条件。其中，为了进一步提高置信水平，应适当扩大置信区间的宽度，但同时应控制置信区间的准确性，以确保能够获得准确的储能配置容量。

使用该方法计算储能总配置功率时，可以保证配置值的高精度，对提高光伏电网运行的经济效益具有重要意义，同时，该方法支持的微电网储能容量配置设计，对微电网与主网之间的电力交换具有较强的可控性，能够有效抑制微电网运行过程中电力波动的形成，大大降低其对主网电能质量的影响，提高电网运行的可靠性。

2.4微电网控制模式

主从控制模式，由主控制器控制微电网中所有分布式电源的方法称为主控制器，而对其他电源的控制称为从控制器，如果微电网以并网方式运行，为了提高能源利用率，采用PQ控制方法来控制所有分布式电源，并通过配电网提供所需的频率和电压；如果使用孤岛模式运行微电网，为了确保微电网的频率和电压稳定性，可以将分布式电源的PQ控制转换为V/f控制模式，以提高微电网的电压和频率，并为微电网提供额定频率和电压。可以从控制器中选择PQ控制模式，为配电网提供最大功率输出，分布式电源通过电子电力设备进入交流母线后，配电网和微电网转换为孤岛运行或PCC并网运行模式，如果微电网出现故障或无法满足并网要求，并网运行将自动切换至孤岛运行，微电网的主控PQ控制模式将切换至V/f控制模式，只有当微电网收到并网信号时，PCC才会重新连接到电网运行，主控制才会切换到PQ控制模式。

对等控制模式，对等控制通常是指微电网中的每个分布式电源相互独立，地位平等，不区分主控和从控，所有分布式电源都由接入点统一控制频率和电压，不需要分布式电源独立获取信息。对等控制结构，目前，常用的对等控制方法是Droop控制，该方法主要利用传统的电机下垂特性曲线对分布式电源进行控制，使用这种方法控制分布式电源，可以实现电压和功率的自动调节，达到即插即用电源的目的，可以更好地连接到其他分布式电源，在微电网中，采用了对等控制方法，如果负载增加，电源可以连接到微电网并继续运行，保护措施和控制方法不会改变，即电源即插即用，如果某些分布式电源发生故障并改变其运行模式，则不会影响其他电源的正常运行模式，因此，可以保证微电网运行的稳定性，在使用对等控制时，无论微电网是在隔离状态还是并网状态下运行，分布式电源Droop控制策略都保持不变，为微电网运行模式的平稳切换提供了便利。

3.光伏储能微电网控制中故障处理方法

目前，微电网故障特征明显，多集中在迎角不稳定和电流暂降控制方面，因此处理方法也具有很强的针对性。一般来说，微电网故障具有以下明显特征：（1）支路电流紊乱；（2）电路电流方向的变化，如果不及时处理，微电网的安全将受到严重影响，当故障发生时，技术人员需要迅速找到故障点并立即切断电源，然而，这种方法更理想，因此也需要有针对性的保护策略来降低故障发生的概率。

3.1建立主动电流保护系统

电流差动保护可以快速识别当前运行状态，帮助工作人员快速识别故障点，例如，在环形微电网中，电流差动保护可以快速整合电流矢量关系，并确定故障后电荷移动的方向，但目前，电流差动保护仅具有报警功能，可能实现故障自动处理，因此，在逻辑设计中，可以将电流差动保护系统与数据处理系统适当结合，并通过程序辅助实现电流插入保护的自操作，以便于更多保护动作的操作，另一方面，电流差动保护机制的使用非常有利于技术人员将实际电流值与设定值进行比较，也可以帮助技术人员消除复杂供电系统中的干扰因素。

3.2集中保护策略

例如，广东地理条件复杂，分布式光伏和储能微电网系统的比例较高，除了有源电流保护外，还可以使用集中保护来降低微电网故障的概率，与传统的保护系统相比，该系统利用通信网络建立循环数据交换系统，直接将底层设备数据与微电网集成，并使用工业计算机直接监测微电网的运行状态，这种模式保护效率高，时间消耗短，可以充分减少大规模故障的负面影响。特别是在复杂的微电网系统中，其优势更能体现出来。

结束语

在国家政策的支持下，可再生能源发电模式近年来不断拓展和推进，特别是光伏发电的快速发展，微电网配置储能在很大程度上避免了可再生能源发电大规模并网的不利影响，保持了主网运行的稳定性，可以说，它在提高电能质量和可靠性方面具有很大的优势，根据实践经验可以确定，对于含有光伏电源的微电网，在电网储能合理配置的情况下，可以保证微电网与主电网的交换功率处于可控状态，抑制电网产生的功率波动，因此，要在现有基础上不断深化包含光伏储能微电网储能控制技术的研究。

参考文献

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