含柴油發(fā)電機(jī)和蓄電池儲能的獨(dú)立微電網(wǎng)頻率分

　　近些年來，圍繞獨(dú)立微電網(wǎng)的頻率控制研究引起廣泛的關(guān)注，并取得了一定的成果[11-18].文獻(xiàn)[13]研究微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)逆變器、同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)不同接口型微電源的調(diào)頻特性，比較分析了具有無調(diào)頻特性、有差調(diào)頻和無差調(diào)頻的不同微電源對微電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)的頻率特性影響.文獻(xiàn)[14]采用了一種改進(jìn)的自調(diào)節(jié)下垂系數(shù)控制法，研究微電網(wǎng)逆變器并聯(lián)控制技術(shù)，有效減小在負(fù)荷突變等情況下的系統(tǒng)頻率波動.文獻(xiàn)[15]提出一種基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的獨(dú)立微電網(wǎng)頻率控制方法，詳細(xì)給出了微電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)逆變電源控制的一次、二次調(diào)頻策略.相對于目前大多數(shù)文獻(xiàn)主要集中于逆變器接口微電網(wǎng)的運(yùn)行控制，文獻(xiàn)[16]針對獨(dú)立微電網(wǎng)內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)和蓄電池儲能系統(tǒng)的不同控制特性，提出了柴油發(fā)電機(jī)為主控電源時(shí)的蓄電池儲能系統(tǒng)輔助功率控制，以及柴油發(fā)電機(jī)和儲能系統(tǒng)之間的雙主電源無縫切換控制策略，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，但它沒有給出具體的一次、二次頻率控制方法.實(shí)際上，圍繞含多種混合能源獨(dú)立微電網(wǎng)的研究和實(shí)踐已指出，微電網(wǎng)頻率波動問題主要是由于高滲透率的間歇性電源如風(fēng)電和光伏的隨機(jī)性功率輸出、大功率電力負(fù)荷的投切而引起的有功功率供需不平衡問題而導(dǎo)致的[17-18]，而為了有效解決此種問題，配置一定容量的蓄電池儲能裝置和/或柴油發(fā)電機(jī)組構(gòu)成的不間斷供電微電源組合是保證獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的關(guān)鍵[16，19].

　　因此，在充分考慮獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)的凈負(fù)荷波動特性，可控型微電源-柴油發(fā)電機(jī)組和電池儲能系統(tǒng)的不同控制特性及其交互協(xié)調(diào)關(guān)系的基礎(chǔ)上，本文提出了一種新型獨(dú)立微電網(wǎng)的頻率分層控制結(jié)構(gòu)及其分層協(xié)調(diào)控制策略，提高了獨(dú)立微電網(wǎng)頻率控制的穩(wěn)定性和靈活性.在1級頻率控制中，利用具有快速響應(yīng)特性的蓄電池儲能系統(tǒng)通過改進(jìn)的下垂控制參數(shù)，有效應(yīng)對較小變化幅度和較短變化周期的隨機(jī)凈負(fù)荷波動，改善獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)的瞬態(tài)頻率響應(yīng)特性和頻率質(zhì)量;而在2級頻率控制中，采用柴油發(fā)電機(jī)的PID調(diào)速控制應(yīng)對較大變化幅度和較長變化周期的系統(tǒng)凈負(fù)荷波動，對超出1級控制范圍的系統(tǒng)頻率偏差進(jìn)行恢復(fù)控制來保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定.最后，利用PSCAD軟件對東澳島的風(fēng)柴蓄獨(dú)立微電網(wǎng)在不同運(yùn)行狀況下的運(yùn)行控制進(jìn)行仿真分析，結(jié)果驗(yàn)證了所提方法的有效性.

　　2　獨(dú)立微電網(wǎng)的頻率分層控制結(jié)構(gòu)(Frequency hierarchical control structure of islanded microgrid)

　　獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)電、光伏等間隙性分布式電源的隨機(jī)性功率輸出以及各種阻感性負(fù)荷的頻繁投切都會引起系統(tǒng)有功功率供需不平衡，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)頻率波動問題[20]，因此，根據(jù)獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率動態(tài)特性，對頻率穩(wěn)定區(qū)域按照一定級別劃分為一定區(qū)域，如圖1所示為頻率穩(wěn)定區(qū)域劃分的A，B和C三類區(qū)域[21-22]，其中，A區(qū)域代表頻率偏差在電能質(zhì)量允許范圍(49.5Hz≤f≤50.5Hz)內(nèi)，B區(qū)域代表稍微超出額定頻率允許波動范圍(48Hz≤f<49.5Hz或50.5Hz

　　圖1　頻率穩(wěn)定區(qū)域劃分

　　Fig.1 Division of frequency stability zone

　　借鑒傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的分層控制經(jīng)驗(yàn)，以及綜合考慮柴油發(fā)電機(jī)和蓄電池儲能系統(tǒng)的不同動態(tài)調(diào)節(jié)特性(時(shí)間響應(yīng)特性和功率調(diào)節(jié)特性等)[23]的基礎(chǔ)上，提出了基于不同時(shí)間尺度的獨(dú)立微電網(wǎng)頻率分層控制結(jié)構(gòu)，如圖2所示.其中:第1層為蓄電池儲能系統(tǒng)的頻率下垂控制，第2層為柴油發(fā)電機(jī)組的頻率無差控制，第3層為基于微電網(wǎng)中央控制中心(microgrid control center，MGCC)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行.第1層和第2層為單元級控制層，而第3層為系統(tǒng)級控制層.每1級控制層都有各自的不同控制目標(biāo)和控制功能，從而使整個獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)在面對不同程度的頻率擾動問題時(shí)都能夠根據(jù)各級頻率控制策略，提高系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性.

　　圖2　頻率分層控制結(jié)構(gòu)

　　Fig.2 Frequency hierarchical control structure

　　由圖2可知，根據(jù)不同的時(shí)間尺度，本文所提出的獨(dú)立微電網(wǎng)頻率分層控制結(jié)構(gòu)主要包括:

　　1)第1層為采用下垂控制的蓄電池儲能系統(tǒng)的1級控制，主要針對變化幅度小、周期短的隨機(jī)性凈負(fù)荷波動分量，即圖1所示的B區(qū)域.這充分利用了蓄電池儲能系統(tǒng)的快速瞬時(shí)響應(yīng)性和較好功率補(bǔ)償性等優(yōu)點(diǎn)，能夠在毫秒級時(shí)間尺度內(nèi)有效補(bǔ)償負(fù)荷功率缺額，快速抑制了系統(tǒng)頻率波動，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性.

　　2)第2層為采用PID調(diào)速控制的柴油發(fā)電機(jī)的2級控制，主要針對變化幅度大、周期長的沖擊性凈負(fù)荷分量，即圖1所示的C區(qū)域.相對蓄電池儲能系統(tǒng)的逆變控制特性，柴油發(fā)電機(jī)的動態(tài)響應(yīng)速度較慢，很難滿足系統(tǒng)負(fù)荷和間歇性能源瞬息變化的需要，但是它作為一種技術(shù)成熟的不間斷可控電源，具有容量大、持續(xù)時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)，能夠較好實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率無差控制，使較大偏離的頻率偏差恢復(fù)到額定值.

　　3)第3層為基于系統(tǒng)級集中控制的微網(wǎng)中央控制中心(MGCC)的3級控制或經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，主要針對較長時(shí)間周期內(nèi)變化緩慢的周期性負(fù)荷分量.由于3級控制主要針對一天內(nèi)變化緩慢的負(fù)荷需求和發(fā)電計(jì)劃，故本文不做詳細(xì)探討.

　　在以上各級控制中，獨(dú)立微電網(wǎng)的第3層控制屬于系統(tǒng)級的經(jīng)濟(jì)調(diào)度范疇，本文不予討論.下面分別對頻率分層控制策略中的1級和2級控制進(jìn)行介紹.

　　3　獨(dú)立微電網(wǎng)的頻率分層協(xié)調(diào)控制(Frequency hierarchical coordination control of islanded microgrid)

　　3.1　基于電池儲能的1級頻率控制(Primary frequency control of BS)在獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)中，儲能逆變器是用于連接蓄電池儲能裝置與微電網(wǎng)之間的雙向逆變器，既可以把儲能裝置的電能放電注入到微電網(wǎng)系統(tǒng)中，也可以把微電網(wǎng)中的電能充電到儲能裝置，實(shí)現(xiàn)電能的雙向流動.圖3為本文采用的蓄電池儲能逆變器控制結(jié)構(gòu).

　　圖3　蓄電池儲能逆變器控制結(jié)構(gòu)

　　Fig.3 Battery inverter control structure diagram

　　蓄電池儲能系統(tǒng)的下垂控制方法通常被用于1級頻率控制中，提高瞬態(tài)頻率響應(yīng)特性[24].蓄電池儲能系統(tǒng)根據(jù)其下垂控制特性響應(yīng)系統(tǒng)頻率偏移，其逆變控制器的下垂控制原理框圖如圖4所示.其中:f0為微電網(wǎng)系統(tǒng)額定頻率，fm為微電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)測頻率，Kp為下垂控制系數(shù)，P0為有功功率初始值，Pm有功功率測量值.

　　圖4　下垂控制原理框圖

　　Fig.4 Droop control diagram

　　蓄電池儲能逆變器可以通過控制d軸電流分量快速響應(yīng)外環(huán)的頻差(Δf)信號，直接調(diào)節(jié)蓄電池儲能的輸出有功功率參考值(Pref).為了防止由于蓄電池儲能的頻繁充放電，將圖1中頻率穩(wěn)定區(qū)域A設(shè)定為其下垂控制的調(diào)節(jié)死區(qū)，允許系統(tǒng)頻率在該死區(qū)范圍內(nèi)波動，儲能不參與調(diào)節(jié).結(jié)合圖1和圖2可得出蓄電池儲能系統(tǒng)的有功-頻率(P/f)下垂控制特性，如圖5所示.因此，蓄電池儲能系統(tǒng)的頻率下垂控制區(qū)域只是BL區(qū)和BH區(qū).

　　圖5　蓄電池儲能系統(tǒng)的下垂控制特性

　　Fig.5 Droop control characteristics of BS

　　由此，蓄電池儲能系統(tǒng)的改進(jìn)有功-頻率下垂控制特性函數(shù)如式(1)所示，而其下垂控制系數(shù)由式(2)求得.

　　式中:Pref為蓄電池儲能系統(tǒng)的有功功率輸出參考值，Pmax為蓄電池儲能系統(tǒng)的最大輸出有功功率，Pmin為蓄電池儲能系統(tǒng)的最小輸出有功功率.

　　3.2　基于柴油發(fā)電機(jī)組的2級頻率控制(Secondary frequency control of DE)

　　為了實(shí)現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)效益，獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)中的柴油發(fā)電機(jī)通常不再是單臺大容量機(jī)組，而是選擇多臺相對小容量的機(jī)組[16]，根據(jù)負(fù)荷實(shí)際需求，開啟一臺或者多臺柴油發(fā)電機(jī)組跟隨微電網(wǎng)凈負(fù)荷波動，維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行.柴油發(fā)電機(jī)的頻率調(diào)整及并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的有功功率分配一般是由原動機(jī)的調(diào)速器和自動調(diào)頻調(diào)載裝置來實(shí)現(xiàn).目前，柴油發(fā)電機(jī)調(diào)速技術(shù)通常采用PID控制方法，它具有結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強(qiáng)、能夠?qū)崿F(xiàn)無穩(wěn)態(tài)偏差控制等優(yōu)點(diǎn)[25-26].在控制過程中，采用“基于前饋控制的PID調(diào)速控制”即是利用原動機(jī)調(diào)速器的原設(shè)定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速間的偏差，作為PID控制的反饋信號，將偏差值進(jìn)行比例、積分和微分運(yùn)算后，再通過線性組合構(gòu)成控制量，對柴油機(jī)油門進(jìn)行控制，達(dá)到對柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速和輸出頻率控制的目的.PID的控制規(guī)律如式(3)所示，其中: Kp為比例系數(shù)，Ti為積分時(shí)間常數(shù)，Td為微分時(shí)間常數(shù).

　　由此，若當(dāng)前運(yùn)行的單臺柴油發(fā)電機(jī)組采用PID控制器來跟隨獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)凈負(fù)荷波動時(shí)，其有功功率-頻率調(diào)節(jié)特性函數(shù)如式(4)所示，實(shí)現(xiàn)具有無差特性的2級頻率調(diào)節(jié).

　　式中:ΔP為有功功率偏差，Δf為頻率偏差，Ki為積分系數(shù)，Kd為微分系數(shù).

　　多臺并聯(lián)運(yùn)行柴油發(fā)電機(jī)組的有功功率分配一般是由機(jī)組的自動調(diào)頻調(diào)載裝置來實(shí)現(xiàn)的，目前主要采用在機(jī)組控制柜中的自動同步并機(jī)控制器(automatic synchronization controller，ASC)，就可以實(shí)現(xiàn)自動并聯(lián)運(yùn)行，自動同步并機(jī)控制器的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)原理如圖6所示.

　　圖6　自動同步并機(jī)控制器的控制原理

　　Fig.6 Control principle of ASC

　　在控制過程中，在參與并聯(lián)的每一臺發(fā)電機(jī)上都裝設(shè)按“頻率差”和“功率差”進(jìn)行調(diào)整的控制器，進(jìn)而求得系統(tǒng)“頻率差”和“功率差”的綜合信號Vsri，如式(5)所示.各調(diào)整器按接受的Vsri進(jìn)行調(diào)整，直到滿足各調(diào)整器輸入的“頻差”與“功差”信號均為零時(shí)，調(diào)整才完成.

　　式中:Ks和Kp分別為頻差和功差的調(diào)節(jié)比例系數(shù)，i為柴油發(fā)電機(jī)組編號，Pi為柴油發(fā)電機(jī)i的輸出有功功率，αi為柴油發(fā)電機(jī)組分擔(dān)系統(tǒng)有功功率的比例系數(shù)，n為柴油發(fā)電機(jī)組的總臺數(shù).

　　由此，獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的有功功率供需平衡則滿足式(6)，其中Kfi為柴油發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù).

　　因此，將所有并聯(lián)運(yùn)行各柴油發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻方程式整理并相加后可得

　　由于

　　所以Δf=0.這說明基于多臺并聯(lián)運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)組在跟隨獨(dú)立微電網(wǎng)凈負(fù)荷波動變化的調(diào)節(jié)過程結(jié)束后頻率是無差的.

　　3.3　1，2級頻率協(xié)調(diào)控制策略(Coordination strategy of primary and secondary frequency regulations)

　　由以上分析可知，一次調(diào)頻是通過蓄電池逆變器控制來實(shí)現(xiàn)的，能夠快速響應(yīng)周期短、波動小的擾動分量，但一次調(diào)頻是有差調(diào)節(jié).而在二次調(diào)頻中，“基于前饋控制的PID控制”柴油發(fā)電機(jī)的頻率調(diào)整及并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的有功功率分配都有效實(shí)現(xiàn)了二次頻率無差調(diào)節(jié)，其相對較慢的調(diào)頻響應(yīng)速度適合應(yīng)對較大變化幅度和較長變化周期的系統(tǒng)凈負(fù)荷波動，并對超出1級控制范圍的系統(tǒng)頻率偏差進(jìn)行恢復(fù)控制來保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定.總之，基于蓄電池儲能系統(tǒng)的一次調(diào)頻和基于柴油發(fā)電機(jī)組的二次調(diào)頻在時(shí)間尺度上通過相互協(xié)作，共同維持和保障系統(tǒng)頻率穩(wěn)定.

　　由圖7所示的獨(dú)立微電網(wǎng)的頻率1級和2級協(xié)調(diào)控制策略可知，蓄電池儲能系統(tǒng)和柴油發(fā)電機(jī)組的控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測微電網(wǎng)系統(tǒng)頻率，并判斷其處于圖1所示的分區(qū)狀態(tài).若系統(tǒng)凈負(fù)荷變化不大，系統(tǒng)頻率在正常范圍內(nèi)即A區(qū)域，則蓄電池儲能系統(tǒng)和柴油發(fā)電機(jī)組不參與調(diào)節(jié)，但蓄電池儲能系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，而柴油發(fā)電機(jī)組維持恒定的有功功率輸出滿足系統(tǒng)凈負(fù)荷需求.若系統(tǒng)內(nèi)凈負(fù)荷減少而導(dǎo)致頻率抬升并處于圖1中的BH區(qū)時(shí)，負(fù)責(zé)1級控制的蓄電池儲能系統(tǒng)則憑借其瞬時(shí)響應(yīng)特性，率先通過充電來吸收多余的功率，抑制和降低頻率波動幅度并處入穩(wěn)定區(qū)域A中.如果凈負(fù)荷減少幅度大而導(dǎo)致系統(tǒng)頻率攀升至CH區(qū)時(shí)，處于2級控制的柴油發(fā)電機(jī)則降低功率輸出而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率平衡，而負(fù)責(zé)1級控制的蓄電池儲能系統(tǒng)停止充電而處于待機(jī)狀態(tài).同理，系統(tǒng)內(nèi)凈負(fù)荷增加會引起系統(tǒng)頻率跌落，如果處于圖1中的BL區(qū)域時(shí)，負(fù)責(zé)1級控制的蓄電池儲能系統(tǒng)率先通過放電進(jìn)行功率補(bǔ)償，滿足系統(tǒng)功率平衡;如果系統(tǒng)頻率跌落至CL區(qū)時(shí)，負(fù)責(zé)2級控制的柴油發(fā)電機(jī)則增加功率輸出來滿足系統(tǒng)功率平衡(注:3級控制的MGCC負(fù)責(zé)蓄電池儲能荷電狀態(tài)(SOC)的優(yōu)化管理，從而保證其在最佳荷電狀態(tài)，滿足蓄電池儲能的一次控制，此處不做詳細(xì)介紹).

　　圖7　1，2級頻率協(xié)調(diào)控制策略

　　Fig.7 Primary and secondary frequency coordinated control strategy

　　4　仿真分析(Simulation)

　　本文以廣東東澳島獨(dú)立微電網(wǎng)的一期工程為例，在PSCAD中搭建如圖8所示的風(fēng)柴蓄獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型，驗(yàn)證本文提出的分層控制策略的有效性.該微電網(wǎng)系統(tǒng)一期工程包含有2臺柴油發(fā)電機(jī)組、2臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和1套蓄電池儲能系統(tǒng)共5個微電源以及5個負(fù)荷，各分布式單元都接入系統(tǒng)10kV母線，再通過降壓變壓器供給各個負(fù)荷.電源及負(fù)荷參數(shù)如表1所示.

　　情形1當(dāng)系統(tǒng)有負(fù)荷功率發(fā)生變化時(shí)，分別用蓄電池儲能系統(tǒng)和柴油發(fā)電機(jī)組完成系統(tǒng)的一次控制.①在10 s時(shí)，系統(tǒng)凈負(fù)荷突然增加200 kW(負(fù)荷增加100 kW，風(fēng)電減少100 kW)，蓄電池儲能系統(tǒng)和柴油發(fā)電機(jī)組的有功輸出和系統(tǒng)的頻率響應(yīng)如圖9所示;②在10 s時(shí)，系統(tǒng)凈負(fù)荷突然減少200 kW(負(fù)荷減少100 kW，風(fēng)電增加100 kW)，蓄電池儲能系統(tǒng)和柴油發(fā)電機(jī)組的有功輸出和系統(tǒng)的頻率響應(yīng)如圖10所示.

　　圖9(b)和圖10(b)分別顯示了蓄電池儲能系統(tǒng)和柴油發(fā)電機(jī)均采用下垂控制完成系統(tǒng)的一次控制時(shí)，系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線.仿真結(jié)果說明，蓄電池儲能系統(tǒng)的頻率響應(yīng)速度比柴油發(fā)電機(jī)組快，且BS調(diào)節(jié)比DE調(diào)節(jié)的頻率波動小.

　　圖8　獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　Fig.8 Structure of islanded microgrid

　　表1　分布式電源及負(fù)荷參數(shù)

　　Table 1 Parameters of DGs and load

　　圖9　凈負(fù)荷增加時(shí)的頻率響應(yīng)

　　Fig.9 Frequency response for increasing net load

　　圖10　凈負(fù)荷減少時(shí)的頻率響應(yīng)

　　Fig.10 Frequency response for reducing net load

　　情形2初始階段，系統(tǒng)運(yùn)行兩臺柴油發(fā)電機(jī)組(DE01，DE02)，系統(tǒng)供需功率平衡、穩(wěn)定運(yùn)行，在第45s時(shí)，WT01接入系統(tǒng)，啟動二次控制，各電源輸出的有功功率和系統(tǒng)頻率變化如圖11所示.

　　由圖11可知，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組啟動需要吸收大量有功功率，系統(tǒng)頻率下降，此時(shí)超過蓄電池儲能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍，啟動二次控制后，柴油發(fā)電機(jī)組跟隨系統(tǒng)內(nèi)凈負(fù)荷的變化，DE01和DE02均分系統(tǒng)有功功率，系統(tǒng)頻率在WT01啟動完成后恢復(fù)至額定值.

　　圖11　二次控制仿真結(jié)果

　　Fig.11 Simulation results of secondary control

　　情形3　為了驗(yàn)證本文提出的獨(dú)立微電網(wǎng)頻率分層控制方法，此算例中對微電網(wǎng)多種不同運(yùn)行條件進(jìn)行仿真，體現(xiàn)出蓄電池儲能系統(tǒng)和柴油發(fā)電機(jī)在系統(tǒng)頻率控制中的作用.系統(tǒng)的仿真過程為30～60 s，初始階段，系統(tǒng)運(yùn)行DE01和WT01，35 s時(shí)，有功負(fù)荷增加至1 MW，DE02并入系統(tǒng);40 s時(shí)，WT02啟動;系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷變化及各電源輸出與系統(tǒng)頻率的變化如圖12所示.

　　圖12　情形3仿真結(jié)果

　　Fig.12 Simulation results of Case 3

　　由圖12(a)中有功負(fù)荷需求及各電源有功功率輸出曲線可知:①35 s時(shí)DE02接入系統(tǒng)，待DE02轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，DE01和DE02均分系統(tǒng)有功功率，DE02并入系統(tǒng)的暫態(tài)過程如圖12(b)所示;②40 s時(shí)，WT02啟動，吸收系統(tǒng)大量有功功率，系統(tǒng)頻率下降，此時(shí)，頻率偏差超過蓄電池儲能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍，柴油發(fā)電機(jī)組增加有功功率輸出，跟隨系統(tǒng)凈負(fù)荷的變化，系統(tǒng)頻率經(jīng)過短暫波動后恢復(fù);③45 s時(shí)，系統(tǒng)凈負(fù)荷增加引起系統(tǒng)頻率下降，頻率偏差在BS調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，BS輸出功率完成系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié).由圖12(c)可見，系統(tǒng)凈負(fù)荷的變化引起系統(tǒng)頻率波動，在本文設(shè)計(jì)的頻率分層控制作用下，頻率偏差在電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 15945-2008《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差》)規(guī)定的允許范圍內(nèi).

　　5　結(jié)論(Conclusion)

　　針對含柴油發(fā)電機(jī)和蓄電池儲能系統(tǒng)的獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)，本文提出了一種適應(yīng)電池儲能和柴油發(fā)電機(jī)控制特性的微電網(wǎng)頻率分層控制策略，提高了獨(dú)立微電網(wǎng)頻率控制的穩(wěn)定性和靈活性.根據(jù)蓄電池儲能系統(tǒng)的快速調(diào)節(jié)特性以及柴油發(fā)電機(jī)相對緩慢的有功功率調(diào)節(jié)特性，建立了基于不同時(shí)間尺度的獨(dú)立微電網(wǎng)頻率分層控制結(jié)構(gòu)及其頻率穩(wěn)定分區(qū)劃分，在1級控制中，采用基于改進(jìn)下垂控制的蓄電池儲能系統(tǒng)來處理較小變化幅度和較短變化周期的隨機(jī)凈負(fù)荷波動，提高獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)的瞬態(tài)頻率響應(yīng)特性和頻率質(zhì)量;而基于PID控制的柴油發(fā)電機(jī)主要應(yīng)對較大變化幅度和較長變化周期的系統(tǒng)凈負(fù)荷波動，實(shí)現(xiàn)2級控制的頻率無差調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定.仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提方法能夠有效提高獨(dú)立微電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性，改善了系統(tǒng)電能質(zhì)量.