XX大学
本科学位论文题目：微电网协调运行控制策略
摘要
本文主要通过进行了理论研究、仿真平台搭建，研究微电网综合协调控制策略，，仿真结果分析，为后续微电网的深入研究奠定了基础。
本文设计了PQ 控制器、基于下垂特性的V/f 控制器，并对逆变器输出滤波器进行了设计。同时，针对PI 控制器的不足，利用模型预测控制方法设计了微网中分布式微电源逆变器的PQ 模型预测控制策略和基于下垂特性的V/f 模型预测控制策略，
并在MATLAB/Simulink 中建立了仿真模型，对单个微电源分别采用PI 控制和MPC 控制时的不同场景进行了分析，证明了MPC 控制器的效果。
最后，建立了微电网的模型，用风力发电机组、光伏以及蓄电池三种微电源的模型代替直流电压源，并设计相应的控制策略，在MATLAB/Simulink 中，搭建了整个系统的模型，分别在风机和光伏阵列出口处配置蓄电池，用于平抑并网功率并在孤岛下提高电压和频率支撑，仿真结果验证了控制策略的可行性。
关键词：微电网；综合协调控制；风光储；逆变器；模型预测控制
Study on the Coordination Control Strategy of Wind-Solar-Storage Micro-grid
Abstract
This paper mainly studies the micro-grid integrated and coordinated control strategies, and, by theoretically analyzing, simulation platform construction, and simulation results analyzing, laid the foundations for subsequent in-depth study of micro-grid.
In this paper, a PQ controller, a V/f controller based on droop characteristic and the inverter output filter has been designed. Meanwhile, considering PI controller’s insufficiency, the Model Predictive Control strategy was used to design the converter’s PQ model predictive control strategy and V/f model predictive control strategy based on droop characteristics, and the simulation model was established in MATLAB/Simulink. Then, by simulating a single micro-source respectively using PI controller and MPC controller in different scenes and by afterward analyzing and comparing, the effectiveness of MPC controllers was proved.
After single micro-source’s integrating strategy research, the model of micro-grid with multiple micro-sources was built, and through the simulating and analyzing under 3 conditions: the micro-grid operation mode switching, cutting or adding load in island mode, cutting a micro-source in island mode, it is found that the micro-source MPC controller designed in this thesis achieved a sound power control behavior under the aforementioned three conditions. Meanwhile, both the micro-grid’s voltage and frequency were within the required range of the system, which proves the effectiveness of control strategies.
Last, the wind-solar-storage micro-grid model was built, which used a wind power generation system, a photovoltaic cell and a storage battery to replace DC voltage sources, along with the design of corresponding control strategies. The whole model of the system was then built in MATLAB/Simulink, in which a storage battery was placed respectively in the outlet of wind power generation system and the export of PV array column, for stabilizing grid power and offer voltage and frequency support in island mode. The simulation results validated the feasibility of the control strategies.
Key Words: Micro-grid；Integrated coordination control；Wind-Solar-Storage；Converter；Model Predictive Control
目录
摘要................................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................................II 第一章绪论. (1)
1.1 选题背景及意义 (1)
1.2 微电网发展现状 (2)
1.3 微电网的控制 (4)
1.4 论文工作的主要内容 (7)
第二章微电源并网及控制模型 (8)
2.1 微电源并网模型及参数确定 (8)
2.1.1 三相电压型逆变器的数学模型 (8)
2.1.2 PQ 计算 (10)
2.1.3 LC 滤波器的设计 (11)
2.2 微电源的PI 控制策略 (11)
2.2.1 PQ 控制器 (11)
2.2.2 基于下垂特性的V/f 控制器 (12)
2.3 本章小结 (17)
第三章微电源的模型预测控制 (18)
3.1 模型预测控制机理 (18)
3.2 微电源的模型预测算法 (19)
3.2.1 PQ 模型预测控制器 (19)
3.2.2 基于下垂特性的V/f 模型预测控制器 (23)
3.3 系统建模与仿真 (23)
3.3.1 基于Matlab/Simulink 的控制系统建模 (23)
3.3.2 仿真结果分析 (25)
3.4 本章小结 (28)
IV
第四章微电源组网运行控制策略 (29)
4.1 微电网主电路模型和仿真参数 (29)
4.2 微电源组网运行仿真分析 (31)
4.2.1 微电网运行模式切换的仿真 (31)
4.2.2 微电网孤岛模式下增/切增负荷的仿真 (32)
4.2.3 微电网孤岛模式下切除微电源的仿真 (33)
4.3 本章小结 (34)
第五章结论 (47)
参考文献 (48)
致谢 (52)
第一章绪论
1.1 选题背景及意义
微电网成为近年来越来越多被研究的发电形式，它主要包含风能，光能，燃料电池和其他形式的可再生清洁能源，它不仅能保护环境，还可以节约资源，实现能源的多元化利用。
目前已被广泛研究的大规模发电，远距离传输和大电网并联的电力形态，存在其固有的缺点：高成本，难维护，并越来越难满足使用者的需要[1,2]。而分布式能源可以解决这些问题，他可以提高电能质量，增加电能供应的灵活性和可扩展性，增强电力系统的稳定性，优化配电系统，增加旋转备用容量，减小输配电的成本，这些都是对电能应用非常有利的特点[3,4]。
CERTS最早提出微电网的概念，其定义如下[1]：微电网是一种负荷和微电源的集合；其中，微电源为系统同时提供电力和热力，微电源中的大多数必须是电力电子型的，并能提供所要求的灵活性，以确保能以一个集成系统运行，其控制的灵活性使微电网能作为大电力系统的一个受控单元，以适应当地负荷对可靠性和安全性的要求[5]。
图1.1 微电网基本结构
Fig.1.1 Basic structure of Microgrid
图1.1 为微电网的基本结构，3 条馈线A，B 和C 及1 条负荷母线构成了网络整体辐射结构，馈线通过主分隔装置与配电系统相连，微电网通过PCC 与外部大电网相连，通过控制PCC 点状态实现微电网的孤岛运行和并网运行，系统中还包括光伏发电、风能、燃料电池、微型燃气轮机等微电源形式，其中一些接在热力负荷附近，可以为当地用户提供热源，从而提高了能量的利用率和经济效益[6-7]。
1.2 微电网发展现状
目前已经有相当多的国家在研究“微网”。其中以欧盟、美国和日本最为先进，他们的研究目标如表1.2 所示。
第一章绪论
表1.2 欧盟、美国和日本的微网发展目标[8]
Table 1.2 Microgrid development goal of EU., USA. and Japan
2005 年，欧洲提出“Smart Power Networks”概念。随后，欧盟第五框架计划[9] 和欧洲第六框架计划[10]都对微电网研究进行了资助，总共出资1300 万欧元，两次均由希腊雅典国立大学（NTUA）领导，参与的团体包括欧盟多个国家的组织和团体，包括希腊、法国、葡萄牙的电力公司和EmForce 、SMA 、GERMANOS 、URENCOSinmens、ABB、ZIV、I-POWER、Anco、GERMANOS 等著名公司，以及Labie、INESC Porto、the university Mancherster、ISET Kassel 等大学和团体，并建立了微电网的实验平台。重点研究了如何将各种分散的小电源连接成一个微电网，并连接到配电网，多个微电网连接到配电网的控制策略、协调管理方案、系统保护和经济调度措施，以及微电网对大电网的影响等内容。
美国拥有微电网的权威研究机构CERTS，它最早提出了微电网的概念。CERTS 在威斯康辛麦迪逊分校、俄亥俄州Columbus 的Dolan 技术中心建立了微网平台。此外，美国还拥有由美国电力管理部门与通用电气建立的微网平台，加州能源认证资助的商用微网DUIT，北方电力和国家新能源实验室的乡村微网[11-16]。2005 年，美国能源部提出了微型电网研究发展的路线图，如图1.2 所示。
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图1.2 美国能源部提出的微型电网研究发展的路线图
Fig. 1.2 Route chart of Microg rid’s R&D raised by Department of Energy of USA.
1.3 微电网的控制
微网的控制有多种方式，一种是模拟传统电力系统的分层控制方案，它是将微网控制分为分布式电源原动机控制、分布式电源接口控制和微网及多微网上层管理系统的控制。另一种是“即插即用”式控制，它包括两层含义：当大电网中存在多个微网的时候，微网对大电网可以即插即用；微网中的不同类型的分布式电源对微网具有即
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第一章绪论
插即用的功能。
总体来说，微电网控制的主要目标为：
1. 调节微网内的功率潮流，实现功率解耦控制；
2. 调节微电源出口电压，保证局部电压稳定;
3. 孤岛模式下，提供电压频率参考，实现微电源快速响应和功率分担；
4. 平滑自主实现与主网分离、并联或二者过渡。目前微电网控制策略已有许多
研究，但仍然有一些不足之处需要改进：首先，目前采用的控制算法在模式转换时多存在冲击大、调节时间长的问题；其次，只考虑负荷、微电源功率、或网络结构单一变化的影响；再次，多采用简化的微电源模型。
1.4 论文工作的主要内容
本文主要研究了微电网综合控制策略的理论、仿真平台，为后续微电网的深入研究奠定了基础。
第二章，分析微电源逆变器的控制方法和原理，并给出了PQ 控制器、基于下垂特性的V/f 控制器的设计方法，并对逆变器输出滤波器进行了设计。
第三章，针对PI 控制器的不足，利用模型预测控制方法，设计了微网中分布式微电源逆变器的PQ 控制策略和基于下垂特性的V/f 控制策略，并在MATLAB/Simulink 中建立了仿真模型，对单个微电源分别采用PI 控制和MPC 控制时的不同场景进行了分析，证明了MPC 控制器的效果。
第四章，建立了微电源组网运行的微电网模型，通过对微电网运行模式的切换、孤岛模式下切/增负荷、孤岛模式下切除某一微电源3 种情况下的运行特性进行仿真分析，经过仿真分析，本文设计的微电源模型预测控制器在以上三种情况时都能很好地进行系统的功率控制，实现负荷功率共享，同时，微电网电压和频率变化在系统允许的范围内，证明了控制策略的有效性。
第二章 微电源并网及控制模型
2.1 微电源并网模型及参数确定
2.1.1 三相电压型逆变器的数学模型
三相电压型并网逆变器的拓扑结构如图 2.1 所示。
馈线
图 2.1 电网侧变流器主电路模型
Fig.2.1 Main circuit model of grid-side inverter
三相并网逆变器通过滤波电感 L f 、电容 C f 、线路阻抗 Z ln 和馈线相连，三相负 载接于滤波电路出口和传输线路之间，其阻抗为 Z ld ，三相电流为 i lda 、i ldb 、i ldc 。
U ia 、U ib 、U ic 为变流器三相出口电压， i ia 、 i ib 、 i ic 为变流器的三相输入电流，
U la 、U lb 、U lc 为滤波电路出口电压（即三相负载 Z ld 电压）， i ca 、 i cb 、 i cc 为滤波电容 电流；U fa 、U fb 、U fc 为馈线的三相电压。
根据基尔霍夫电压和电流定律，可以写出以下方程
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第二章微电源并网及控制模型
在实际仿真中，需要建立用开关函数表示的逆变器数学模型。令S A 、S B 、S C 为开关函数，其定义如下：
?1 S
i(i= A,B,C )
= ?
?0桥臂上管导通，下管关断桥臂下管导通，上管导通
则变流器出口电压可以表示为：
以上为三相电压型变流器在三相静止坐标系（abc 坐标系）下的数学模型，为了方便控制系统的设计，将其转化为两相旋转坐标系（d-q 坐标系）下的数学模型。
将d 轴选为与电网电压矢量同向，由三相静止坐标系到d-q 坐标系的转换矩阵为
9
= u
i - u i = u i
式中， ω 为 d-q 同步旋转坐标系的角频率。
经过变换，d-q 同步旋转坐标系下电网侧变流器的数学模型为
在电网电压矢量定向的 d-q 坐标系下，由逆变器输入到电网的有功和无功功率计 算公式为
??P g = -u gd i gd - u gq i gq = -u gd i gd
?
??Q g gd gq gq gd gd gq （2.6）
式（2.6）表明，当电网电压稳定时，通过调节网侧变流器电流的 d 、q 分量，能
单独调节其输入电网的有功功率和无功功率，即 PQ 解耦控制。
经同步旋转坐标系变换后，变流器系统的模型结构如图 2.2 所示。
图 2.2 旋转坐标系下变流器系统模型结构图
Fig.2.2 Illustration of Inverter system model under rotating coordinate system
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第二章微电源并网及控制模型
2.1.2LC 滤波器的设计
滤波器的设计对于采用SPWM 调制的逆变器是非常重要的，因为该调制方法会在开关频率处产生大量谐波，实际工程中网侧滤波器通常采用LC 无源滤波器，其设计的一般原则如式（2.7）所示。
10 f
n
≤ f
c
≤ f
s
/ 10
f
c
= 1/ (2
（2.7）
式中：f
c
为LC 滤波器的谐振频率；f
n
为调制波频率；f
s
为SPWM 载波信号的频率。
滤波器输出电压V
out
和输入电压V
in
的传递函数如式（2.8）所示。
G( jω) = V out =
1/ jωC
f
V
in jωL f +1/ jωC f + R f
ω2
（2.8）
=0
( jω)2 + jω? 2ξω+ ω2
其中，ω
=
0 0
ξ。
因此，可以根据式（2.7）～（2.8）设计滤波器参数，同时需要保证滤波电感上
的压降不能超过系统电压的3％。
2.2 微电源的PI 控制策略
2.2.1控制器
为了保证可再生能源的最大利用，通常对可再生能源采用PQ 控制策略，储能等分布式电源在并网时也可采取PQ 控制。逆变器采用PQ 控制策略时，无论负荷、电压、频率是否变化，微电源都能保证恒定功率输出。在微电网并网时，分布式电源均可采取PQ 控制，微电网孤网运行时，还需要有分布式电源采用恒频恒压控制或者下垂特性控制来进行频率和电压的支撑。
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Fig.2.3 Converter PQ control schematic
逆变器PQ 控制原理图如图2.3 所示。从图中可以看出，d 轴和q 轴的给定电流由式（2.6）得到，给定电流与检测电流的差值经过PI 调节器并进行电流前馈补偿后，得到电压调制信号，经过SPWM 调制解调后，给定逆变器的开关信号。系统的频率通过三相锁相环PLL 检测得到。
2.2.2 基于下垂特性的V/f 控制器
下垂特性基于输电线路的功率传输特性，这里首先对输电线路功率传输特性进行介绍。
(1) 功率传输特性
由逆变器转化为三相交流电，通过线路图2.4 微电网的简化模型，直流电压源V
dc
阻抗Z 将功率输送到交流母线中。其功率传输相量图如图2.5 所示，U 为逆变器输出电压的幅值，E 为交流母线的电压幅值，δ为逆变电源输出电压矢量与交流母线电压矢量的相角差。
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第二章微
电源并网及
控制模型
图2.4 微电源到交流母线的功率传输示意图
Fig. 2.4 Power transfer schematic between micro-source to exchage bus
? Array图
逆变电源输出的复功率的表达式
微电网并离网控制策略研究及实现 任洛卿，唐成虹，王劲松，黄琦 南瑞集团公司（国网电力科学研究院）, 江苏省南京市211106 The Research and Implementation of Micro-grid's Grid-connected & Off-Grid Control Strategy Ren Luoqing, Tang Chenghong, Wang Jinsong, Huang Qi NARI Group(SGEPRI), Nanjing, Jiangsu 210003 ABSTRACT: This paper analyzes the network structure and operation modes of micro-grid and proposes a method of grid-connected & off-grid control strategy, which is based on fast fault detection and pattern recognition. Improved half-wave Fourier algorithm is used to carry out fast protection computation of the characteristic value so as to implement fast fault detection. The characteristic value is described by logical expressions and its real-time value is used to identify the current running mode and as the criterion to implement smooth switching control between the grid-connected mode and off-grid mode. So far, this method has been successfully applied in Luxi island micro-grid demonstration project. KEY WORD: micro-grid; fast fault detection; pattern recognition; coordinated control strategy 摘要: 本文对微电网组成结构及运行模式进行分析研究，提出了故障快速检测和运行模式识别的微电网并离网控制策略方案。故障快速检测以改进的半波傅里叶计算为基础，通过对微电网特征量的快速保护运算，实现故障的快速检测。微电网并离网平滑切换控制实现方法，将微电网特征量以逻辑表达式的形式进行描述，通过读取微电网特征变量实时值，识别出微电网当前运行模式，实现微电网并离网平滑切换。目前该方法已经成功应用于鹿西岛微电网示范工程。 关键词: 微电网；故障快速检测；模式识别；协调控制策略 1 引言 微电网由分布式发电、负荷、储能等部分组成，一般与中低压配电网相连，是一种可以运行在并网模式或离网模式的小型配电网系统。随着分布式发电技术的发展，分布式电源数量快速增长。智能微源、节能降耗、提高供电质量的目的[1]，因此微电网是处理大规模分布式发电接入电网的必然选择，微电网技术的发展对未来坚强电网的发展起着至关重要的作用[2-3]。 微电网有并网和离网两种状态。当电网发生故障时，微电网可离网运行，进入独立的孤岛状态。然而在微电网的发展中，微电网的运行控制尤其是并离网切换控制具有一定的难度。当电网发生故障时，分布式发电和储能设备的电力输出与实际负荷的电力需求很可能不平衡，造成大量电能缺额或电能过剩。此时需要迅速进行判断并进行相应的调节控制，使微电网能够平滑切换至离网状态运行。 现有的微电网并离网切换控制装置一般是针对特定并网方式设计，而离网控制操作过程需要人工参与[4-6]，无法自动适应微电网运行方式，很难做到并离网平滑切换控制。因此，研究微电网并离网平滑切换控制策略实现方法[7-12]是保证微电网安全高效运行的迫切需求。 本文对智能微电网的并离网控制策略进行了研究，提出了包括基于快速保护运算的故障检测技术和基于模式自识别的协调控制方法。这些新技术组成的微电网并离网控制策略，使微电网可以在并网和离网模式间实现平滑切换，同时保证重要负荷的持续供电。 2 快速故障检测技术 快速的故障判断是微电网的并离网切换控制的重要基础，而更快速的故障判断需要在更短时间内完成保护量的运算。 传统的全波傅里叶变换是电力系统中经常使用的保护计算方法。 传统计算方法公式如下： N -1 电网作为智能电网的重要部分，能灵活有效地运用分布式发电和储能设备，达到最大化接纳分布式电 2 a n =x n N =0 sin(nπ 2π ) N 4∑ N
微电网是什么_微电网的概念及技术特点 微电网的概念微电网（Micro-Grid）也称为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。 微电网是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统，它作为完整的电力系统，依靠自身的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等方面的功能。 微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡。 微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。它们接在用户侧，具有成本低、电压低以及污染小等特点。 由于环境保护和能源枯竭的双重压力，迫使我们大力发展清洁的可再生能源。高效分布式能源工业（热电联供）的发展潜力和利益空间巨大。提高供电可靠性和供电质量的要求以及远距离输电带来的种种约束都在推动着在靠近负荷中心设立相应电源。通过微电网控制器可以实现对整个电网的集中控制，不需要分布式的就地控制器，而仅采用常规的量测装置，量测装置与就地控制器之间采用快速通讯通道。采用分布式电源和负荷的就地控制器实现微电网暂态控制，微电网集中能量管理系统实现稳态安全、经济运行分析。微电网集中能量管理系统与就地控制器采用弱通讯连接。 微电网的特点微电网系统结构图微电网系统由于包含有数量众多、特性各异的多种分布式电源而成为一个大规模、非线性、多约束和多时间的多维度复杂系统，具有复杂性、非线性、适应性、开放性、空间层次性、组织性和自组织性、动态演化性等复杂系统特征，属于一类变量众多、运行机制复杂、不确定性因素作用显著的特殊的复杂巨系统。因此，微
基于PQ控制方法的微电网并网运行 摘要： 0引言 随着环境问题和能源问题的日益突出,世界各国开始纷纷为寻求更加环保节能的新能源发电方式而努力。近年来,具有环境污染少、能源利用率高及安装地点灵活等优点的分布式发电开始受到世界各国的关注,然而,随着分布式发电的迅速发展及其在大电网中的大量接入,其对大电网的影响也是显而易见的因此,急需另外一种发电方式来解决以上问题,随着新型技术的应用,特别是现代控制理论及电力电子技术的发展,本世纪初微电网的概念被提出。 微电网中的大多数微电源通过逆变器接入系统,因此对微电源的控制即为对其逆变器的控制。无论是并网运行还是独立运行,都需要对微电网的各个逆变器进行有效地控制,以维持电压和频率在允许变化的围之,从而满足负荷对电能质量的要求。PQ控制一般用于发电具有间歇性的微电源,如光伏发电、风力发电等,并用于并网发电,此时微电网的电压由大电网或其他微电源提供稳定支撑时,则此微电源逆变器控制的主要目标就是保证逆变器输出的有功电流和无功电流跟踪参考电流以及电流的频率和相位与微电网电压保持一致。 1 微电网的结构 微电网将分布式电源、负荷、储能装置、控制装置等汇集而成一个小型发配电系统，是一个能够实现自我控制和管理的自治系统，图1-1给出了一种典型的微电网系统示意图。 图1-1典型的微电网系统 图 1-1 中微电网通过公共耦合点(Point of Common Coupling，PCC)处的静态开关(Static Transfer Switch，STS)与配电网相连，整体呈辐射状结构，共有2条馈线 A、B。重要或敏感负荷接在馈线A上，不重要的负荷接在馈线B上。这样，当微电网与主网解列时，可以切去不重要的负荷，保证网重要负荷和发电平衡。另外，微电网中还配置有潮流控制器和能量管理器等控制设备，帮助实现微电网有效的控制和管理。当负荷发生变化时，潮流控
微电网控制与保护学习心得 摘要：本文介绍了文献查阅后总结的微电网的基本知识和微电网控制与保护相关的一些问题。微电网的出现协调了大电网与分布式电源的矛盾，对大电网表现为单一的受控单元，对用户则表现为可定制的电源，可以提高本地供电可靠性，降低馈线损耗。但是目前我国微电网的发展尚处于起步阶段，还有很多问题有待研究。微电网的保护和控制问题是目前分布式发电供能系统广泛应用的主要技术瓶颈之一。微电网的保护既要克服微电网接入对传统配电系统保护带来的影响，又要满足含微网配电系统对保护提出的新要求，这方面的研究是保证分布式发电供能系统可靠运行的关键。文中提出了一些现有的文献中提及的微电网继电保护方法和保护方案。 关键词：微电网；控制；保护；分布式发电 Abstracts：This article describes the literature review after the conclusion of the basics of micro grid and micro grid control and protection-related problems. The emergence of micro-coordination of a large power grid and distributed power conflicts, the performance of a single large power controlled unit, users can customize the performance of the power supply, can improve local supply reliability and reduce feeder loss. But at present, the development of micro-grid is still in its infancy, there are many problems to be studied. Microgrid protection and control of distributed power generation is widely used for energy systems one of the main technical bottlenecks. Microgrid protection is necessary to overcome the Microgrid access to protect the traditional distribution system impact, but also to meet with micro network distribution system to protect the new requirements, this research is to ensure that distributed generation energy supply system reliable operation of the key. This paper presents some of the existing literature mentioned methods and microgrid relay protection scheme. Key Words：Microgrid; Control; Protection; Distributed Power Generation 一、微电网基本知识 当前电力系统已成为集中发电、远距离高压输电的大型互联网络系统。随着电网规模的不断扩大，超大规模电力系统的弊端也日益凸现，如运行难度大、难以满足用户越来越高的可靠性及多样化用电需求等。近年来世界范围内的大面积停电事故，充分暴露了大电网的脆弱性。鉴于上述问题，国内外学者开始广泛研究分布式发电技术。分布式发电是指直接布置在配电网或分布在负荷附近的发电设施，能够经济、高效、可靠地发电。分布式电源位置灵活、分散，能与大电网互为备用，在一定程度上分担了输电网从电厂向用户远距离和大功率输电的功能。经过20 多年的发展，分布式发电已成为一股影响电力工业未来面貌的重要力量。 1) 应对全球能源危机的需要。随着国际油价的不断飙升，能源安全问题日益突出，为了实现可持续发展，人们的目光转向了可再生能源，因此，风力发电、太阳能发电等备受关注，快速发展并开始规模化商业应用，而这些可再生能源的发电大都是小型的、星罗棋布的。 2) 保护环境的需要。CO2 排放引起的全球气候变暖问题，已引起各国政府的高度重视，并成为当今世界政治的核心议题之一。为保护环境，世界上工业发达国家纷纷立法，扶持可再生能源发电以及其他清洁发电技术(如热电联产微型燃气轮机) ，有利地推动了DG的发展。 3) 天然气发电技术的发展。对于天然气发电来说，机组容量并不明显影响机组的效率，并且天然气输送成本远远低于电力的传输，因此比较适合采用有小容量特点的DG。 4) 避免投资风险。由于难以准确地预测远期的电力需求增长情况，为规避风险，电力公司往往不愿意投资大型的发电厂以及长距离超高压输电线路。此外，高压线路走廊的选择也比较困难。这都促使电力公司选择一些投资小、见效快的DG项目来就地解决供电问题。 尽管分布式电源优点突出，但分布式电源相对于大电网来说是一个不可控电源，大电网也往往限制或隔离分布式电源。为了协调大电网与分布式电源的矛盾，学者又提出了微电网的概念。
微电网运行控制技术
国网电力科学研究院 2011.07.13
吴福保 (wufubao@https://www.doczj.com/doc/b4819581.html,)
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报 告 内 容
n 微电网的起源/定义/特征 微电网的起源/定义/ n 微电网系统的典型结构 n 微电网监控系统体系架构 n 微电网运行控制与模式切换 n 国网电科院微电网相关工作 n 国外微电网试点工程介绍
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1. 微电网的起源、概念、特征
1.1 微电网的起源
n 大量位置分散、形式多样、特性各异的分布式电源(DR)
简单并网运行对电网和用户造成的冲击。
u 电能质量问题 u 间歇性分布式发电（DG）控制困难 u 安全保护……
风力发电
建筑光伏
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1. 微电网的起源、概念、特征
1.1 微电网的起源
n 微电网作为分布式电源
接入电网的一种组织形 式具有积极的作用
u 实现多类型分布式电源
的协调控制
u 提高供电可靠性，满足
特定用户的供电服务要 求 源简单并网对电网的不 利影响……
u 减小高渗透率分布式电
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第一章引言 随着电力需求的不断增长，集中式大电网存在一些弊端：成本高，运行难度大，难以满足越来越高的安全性和可靠性要求，尤其是近几年来世界范围内接连几次发生大面积停电事故以后，大电网的脆弱性充分暴露出来，国际上的专家得出一个结论——发展分布式电源比通过改造电网来加强更加简洁、快捷。分布式发电具有污染少，能源利用率高、安装地点灵活等优点，与集中式发电相比，节省了输配电资源和运行费用，减少了集中输电的线路损耗。随着分布式发电渗透率的增加，其本身存在的问题也凸显出来，分布式电源单机接入成本高、控制困难。一方面，分布式电源相对大电网来说是一个不可控源，在分布式电源并网标准中规定：当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上退出运行，这就大大限制了分布式能源效能的充分发挥；另一方面，目前配电系统所具有的无源辐射状运行结构以及能量流动的单向、单路径特征，使得分布式发电必须以负荷形式并入和运行，即发电量必须小于安装地用户负荷，导致分布式发电能力在结构上受到很大限制。 随着新型技术的应用，尤其是电力电子接口和现代控制理论的发展，微电网的概念出现了。微电网充分发挥了分布式发电的优势、消除分布式发电对电网的冲击和负面影响，是一种新的分布式能源组织方式和结构。微电网将额定功率为几十千瓦的发电单元——微源（MS）、负荷、储能装置及控制装置等结合，形成一个可控单一的单元，同时向用户提供电能和热能。总之，对于电力企业，微电网可视为一个简单的可调度负荷，可以在数秒内做出响应以满足传输系统的需要；对于用户，微电网可以作为一个可定制的电源，以满足用户多样化的需求。 由于世界各国发展微电网的侧重点不同，所以对微电网的定义也有所差别。以（CERTS）为例，微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热量；微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必需的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并同时满足用户对电能质量和供电安全等要求。欧洲、美国及日本等发达国家都已经完成微电网的基础理论研究，初步建立了分布式能源和微电网的模型和试验工程:美国多兰技术中心微电网试验平台，日本青森县微电网示范工程等，我国对微电网研究尚处于起步阶段，国内一些知名大学展开了对微电网的研究，如，清华大学和辽宁高科能源集团合作，在国内率先将微电网应用到实际工程中。
XX大学 本科学位论文题目：微电网协调运行控制策略 摘要
本文主要通过进行了理论研究、仿真平台搭建，研究微电网综合协调控制策略，，仿真结果分析，为后续微电网的深入研究奠定了基础。 本文设计了PQ 控制器、基于下垂特性的V/f 控制器，并对逆变器输出滤波器进行了设计。同时，针对PI 控制器的不足，利用模型预测控制方法设计了微网中分布式微电源逆变器的PQ 模型预测控制策略和基于下垂特性的V/f 模型预测控制策略， 并在MATLAB/Simulink 中建立了仿真模型，对单个微电源分别采用PI 控制和MPC 控制时的不同场景进行了分析，证明了MPC 控制器的效果。 最后，建立了微电网的模型，用风力发电机组、光伏以及蓄电池三种微电源的模型代替直流电压源，并设计相应的控制策略，在MATLAB/Simulink 中，搭建了整个系统的模型，分别在风机和光伏阵列出口处配置蓄电池，用于平抑并网功率并在孤岛下提高电压和频率支撑，仿真结果验证了控制策略的可行性。 关键词：微电网；综合协调控制；风光储；逆变器；模型预测控制
Study on the Coordination Control Strategy of Wind-Solar-Storage Micro-grid Abstract This paper mainly studies the micro-grid integrated and coordinated control strategies, and, by theoretically analyzing, simulation platform construction, and simulation results analyzing, laid the foundations for subsequent in-depth study of micro-grid. In this paper, a PQ controller, a V/f controller based on droop characteristic and the inverter output filter has been designed. Meanwhile, considering PI controller’s insufficiency, the Model Predictive Control strategy was used to design the converter’s PQ model predictive control strategy and V/f model predictive control strategy based on droop characteristics, and the simulation model was established in MATLAB/Simulink. Then, by simulating a single micro-source respectively using PI controller and MPC controller in different scenes and by afterward analyzing and comparing, the effectiveness of MPC controllers was proved. After single micro-source’s integrating strategy research, the model of micro-grid with multiple micro-sources was built, and through the simulating and analyzing under 3 conditions: the micro-grid operation mode switching, cutting or adding load in island mode, cutting a micro-source in island mode, it is found that the micro-source MPC controller designed in this thesis achieved a sound power control behavior under the aforementioned three conditions. Meanwhile, both the micro-grid’s voltage and frequency were within the required range of the system, which proves the effectiveness of control strategies. Last, the wind-solar-storage micro-grid model was built, which used a wind power generation system, a photovoltaic cell and a storage battery to replace DC voltage sources, along with the design of corresponding control strategies. The whole model of the system was then built in MATLAB/Simulink, in which a storage battery was placed respectively in the outlet of wind power generation system and the export of PV array column, for stabilizing grid power and offer voltage and frequency support in island mode. The simulation results validated the feasibility of the control strategies. Key Words: Micro-grid；Integrated coordination control；Wind-Solar-Storage；Converter；Model Predictive Control
微电网控制策略研究Last revision on 21 December 2020
微电网控制策略研究1.分布式电源及其等效模型 1.1分布式电源的定义 国际上关于分布式发电的定义较多，没有形成对分布式发电的统一定义，不仅不同国家和组织，甚至是同一国家的不同地区对分布式发电的理解和定义都不尽相同，以下是几种比较有代表性的：（1）国际能源署对分布式发电的定义为：服务于当地用户或当地电网的发电站，包括内燃机、小型或微型燃气轮机、燃料电池和光伏发电技术，以及能够进行能量控制及需求侧管理的能源综合利用系统；（2）美国《公共事业管理政策法》对分布式发电的定义为：小规模、分散布置在用户附近，可独立运行、也可以联网运行的发电系统；（3）丹麦对分布式发电的定义为：靠近用户，不连接到高压输电网，装机规模小于10MW的能源系统；（4）德国对分布式发电的定义为：位于用户附近，接入中低压配电网的电源。接入电压等级限制为20kV，主要包括光伏、风电和小水电；（5）法国对分布式发电的定义为：接入低压配电网，直接向用户供电的电源。接入电压等级限制为20kV，容量限制为10MW，主要是热电联产、小水电和柴油机。综合以上几种定义的共同点，可以认为分布式电源指的是以新能源发电为主，容量较小且靠近负荷中心的发电设备，如小型风力发电机和光伏电池等。 目前，微电网示范工程中的分布式电源主要包括柴油机、微型燃气轮机、小型水力发电机、小型风机、燃料电池和光伏电池，此外，还有少数的生物柴油机、液流电池、超级电容、飞轮储能等。
1.2分布式电源的并网方式 虽然各种分布式电源都可以接入微电网为负荷供电，但由于它们自身的一下特点和微电网对电能质量及供电可靠性的要求，各类分布式电源的并网方式不尽相同。小型水力发电机、鼠笼型异步风机和柴油机等小型常规发电机输出稳定，可直接并网。光伏电池、燃料电池和直流风机等直流分布式电源输出直流电，通常需要经逆变器接入交流微电网，这种并网方式称为直—交式并网。微型燃气轮机和同步风力发电机输出幅值频率变化的交流电电气量,需要整流逆变后才能并网，这种并网方式称为交—直—交并网，对应的分布式电源统称交直
微电网技术研究现状 国 海1、2;苏建徽1;张国荣1 (1.合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥 230009;2.安徽科技学院,安徽凤阳 233100)摘 要:首先阐释了微网的概念、结构及特点,然后对当前美国、欧盟和日本等国的微网研究现状进行了介绍,并介绍了微网运行方式,最后着重探讨了现阶段微电网研究中的关健问题和相关研究现状。 关键词:微网;DG;分布式发电;电网 Abstrac t:F irstly,t he concept,t he structure and t he character i stics o fm i crogr i d are presented.T hen,the presen t deve lop m ent o f m icrog rid in the U nited States,Europe and Japan is i ntroduced as w ell as t he operati on m odes ofm icrog ri d.A t last,t he key prob l em s and the research cond itions related to m i crog rid are d i scussed e m phaticall y. K ey word s:m icrog rid DG;distri buted gene ra tion;pow er g ri d 中图分类号:TM711 文献标识码:A 文章编号:1003-6954(2009)02-0001-06 1 微网的概况 1.1 微网产生的背景 随着国民经济的发展,电力需求迅速增长,电网规模不断扩大,超大规模电力系统的弊端也日益凸现,成本高,运行难度大,难以适应用户越来越高的安全和可靠性要求以及多样化的供电需求。尤其在近年来世界范围内接连发生几次大面积停电事故[1], 2008年年初中国南方冰灾还是在汶川震灾期间,中国电网都发生了大面积的停电[2],电网的脆弱性充分暴露了出来。 分布式发电可以提供传统的电力系统无可比拟的可靠性和经济性,具有污染少、可靠性高、能源利用效率高,同时分布式电源位置灵活、分散的特点极好地适应了分散电力需求和资源分布,延缓了输、配电网升级换代所需的巨额投资,它与大电网互为备用也使供电可靠性得以改善[3]。欧美等发达国家已开始广泛研究能源多样化的、高效和经济的分布式发电系统,并取得了突破性进展[4]。 尽管分布式电源优点突出,但本身存在诸多问题,如分布式电源单机接入成本高、控制困难等。另外,为减小分布式电源对大电网的冲击,大系统往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源,当电力系统发生故障时,分布式能源必须马上退出运行。这就大大限制了分布式能源的充分发挥,也间接限制了基金项目:国家自然科学基金资助项目(50777015)对新能源的利用[5]。 为了降低DG带来的不利影响,同时发挥DG积极的辅助作用,一个较好的解决方法就是把DG和负荷一起作为配电子系统 微网(M icrogri d)[6~8]。 1.2 微网的概念 从1999年开始,美国电力可靠性技术解决方案协会(consorti u m for e lectric reliab ility technology so l u tions,CERTS)首次对微电网在可靠性、经济性及其对环境的影响等方面进行了研究。到2002年, CERTS从结构、控制、经济等方面系统全面介绍了微网的概念[6]:微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统,它可同时提供电能和热量;微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换,并提供必要的控制;微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元,并可同时满足用户对电能质量和供电安全等方面的要求。 1.3 微网的结构 微网的基本结构如图1所示,微网中包含有多个DG和储能系统,联合向负荷供电,整个微网对外是一个整体,通过断路器与上级电网相联。微网中DG 可以是多种能源形式(光电、风电、微型燃气轮机等),还可以以热电联产(co m b i n ed heat and po w er, C H P)或冷热电联产(co m b i n ed co ld heat and po w er, CC H P)形式存在,就地向用户提供热能,提高DG利用效率。 在图1中微网有A、B、C三条馈线,其中A、C馈线中含有重要负荷,安装有多个DG,馈线B为非重 1
微电网运行控制策略 截至目前，国内已开展微电网试点工程30个，既有安装在海岛孤网运行的微电网，也有与配电网并网运行的微电网。“十三五”期间，我国将在太阳能、风能占优势的地区建设微电网示范区，还将推动建设100座新能源示范城市。为进一步保障微电网的安全、可靠、经济运行，结合我国微电网发展的实际情况，一些新的微电网技术需求有待进一步研究。 微电网研究领域，最为关键的技术是微电网的运行控制，微电网控制的基本要求是：任一微电网的接入，不对既有微电网系统造成明显影响；能协调微电网的发电与负荷，自主选择运行点；能稳定的在并网和孤岛两种模式下运行，并在两种模式间平滑切换；可以对有功、无功进行独立控制，具有自主校正电压跌落和系统不平衡的能力。 微电网控制功能基本要求是新的微电源接入时不改变原有设备，微电网解、并列时是快速无缝的，无功功率、有功功率要能独立进行控制，电压暂降和系统不平衡可以校正，要能适应微电网中负荷的动态需求。微电网控制功能如下： （1）基本的有功和无功功率控制 由于微电源大多为电力电子型的，有功功率和无功功率的控制、调节科分别进行，可通过调节逆变器的电压幅值来控制无功功率，调节逆变器电压和网络电压的相角来控制用功功率。 （2）基于调差的电压调节 在有大量微电源接入是用P-Q控制是不适宜的，若不进行就地电压控制，就坑内产生电压或无功振荡。而电压控制要保证不会产生电源间的无功环流。在大电网中，由于电源间的阻抗相对较大，不会出现这种情况。
微电网中只要电压整定值有小的误差，就可能产生大的无功环流，使微电源的电压值超标。要根据微电源所发电流是容性还是感性来决定电压的整定值，发容性电流时电压整定值要降低，发感性电流时电压整定值要升高。 （3）快速负荷跟踪和储能 在大电网中，当一个新的负荷接入时最初的能量平衡依赖于系统的惯性，主要为大型发电机是惯性，此时仅系统频率略微降低而已。由于微电网中发电及的惯量较小，有些电源是响应时间常数又很长，因此当微电网与主网解列成孤岛运行时，必须提供蓄电池、超级电容器、飞轮等储能设备，相当于增加一些系统的惯性，才能维持电网的正常运行。 （4）频率调差控制 在微电网成孤岛运行时，要采取频率调差控制，改变各台机组承担负荷比例，已使各自出力在调节中按一定的比例且都不超标。 储能系统是微电网中的一种特殊微电源。储能系统由储能单元和双向变流器构成，在联网运行时，储能系统能够存储能量；在孤岛运行时，储能系统起着加快切换时间，改善电能质量和平衡多种电源间响应时间不一致的弊端的重要作用。
微电网控制策略研究 1.分布式电源及其等效模型 1.1分布式电源的定义 国际上关于分布式发电的定义较多，没有形成对分布式发电的统一定义，不仅不同国家和组织，甚至是同一国家的不同地区对分布式发电的理解和定义都不尽相同，以下是几种比较有代表性的：（1）国际能源署对分布式发电的定义为：服务于当地用户或当地电网的发电站，包括内燃机、小型或微型燃气轮机、燃料电池和光伏发电技术，以及能够进行能量控制及需求侧管理的能源综合利用系统；（2）美国《公共事业管理政策法》对分布式发电的定义为：小规模、分散布置在用户附近，可独立运行、也可以联网运行的发电系统；（3）丹麦对分布式发电的定义为：靠近用户，不连接到高压输电网，装机规模小于10MW的能源系统；（4）德国对分布式发电的定义为：位于用户附近，接入中低压配电网的电源。接入电压等级限制为20kV，主要包括光伏、风电和小水电；（5）法国对分布式发电的定义为：接入低压配电网，直接向用户供电的电源。接入电压等级限制为20kV，容量限制为10MW，主要是热电联产、小水电和柴油机。综合以上几种定义的共同点，可以认为分布式电源指的是以新能源发电为主，容量较小且靠近负荷中心的发电设备，如小型风力发电机和光伏电池等。 目前，微电网示范工程中的分布式电源主要包括柴油机、微型燃气轮机、小型水力发电机、小型风机、燃料电池和光伏电池，此外，还有少数的生物柴油机、液流电池、超级电容、飞轮储能等。 1.2分布式电源的并网方式 虽然各种分布式电源都可以接入微电网为负荷供电，但由于它们自身的一下特点和微电网对电能质量及供电可靠性的要求，各类分布式电源的并网方式不尽相同。小型水力发电机、鼠笼型异步风机和柴油机等小型常规发电机输出稳定，可直接并网。光伏电池、燃料电池和直流风机等直流分布式电源输出直流电，通常需要经逆变器接入交流微电网，这种并网方式称为直—交式并网。微型燃气轮机和同步风力发电机输出幅值频率变化的交流电电气量,需要整流逆变后才能并网，这种并网方式称为交—直—交并网，对应的分布式电源统称交直
对微电网控制策略的分析 摘要：随着我国用电量逐年攀升，对于电网管理的要求也在不断提高，采用小 型分布式电源组成的电网，具有较高的运行可靠性，同时供电质量也能得到保障。本篇文章基于微电网的角度，首先简要分析微电网的概念以及发展现状，然后分 析微电网的基本控制方法和模式。希望本文的研究能够为读者提供有益参考。 关键词：微电网；控制策略；分布式电源 分布式发电技术基于减少温室效应、提高供电效率的要求研发，由于其体量小、可靠性高，一经出现就被广泛应用。尽管它有着诸多优点，但在实际应用过 程中，因各种影响因素呈现调控困难、不可控源较多的情况。基于此缺陷，大电 网通常以隔离、限制的方式处置分布式电源，但是这样的方案限制了分布式电源 功效的发挥，鉴于此人们提出了微电网的概念，解决分布式发电技术与大电网之 间的衔接矛盾，确保两者在转换过程中平稳运行。 1微电网基本概念以及发展现状 微电网是相对于大电网提出的电力管理系统，由分布式发电系统、储能系统、负荷等构成，微电网同时向用户供给热能和电能，对于北方地区而言既能够供电，又解决了部分供热问题。同时它的架构、配置比较灵活，因此可以与大电网联接 运行，若是大电网出现故障，可以及时切断联接独立运行。相比于大电网，微电 网的受控元件较为单一，利用电力电子变换器转换能量，提供必需的控制。微电 网表现为辐射状结构，通常有3条馈线、1个与大电网联接的公共连接点，实现 静态开关控制。基于此特点，可以将微电网看作1个可控的单一负荷。 微电网的概念最早由美国提出，主要将研究重点集中在提高供电质量、降低 供电成本、智能化管理和控制，为此美国能源部与通用电气展开合作，推出了“通用电气全球研究”计划。欧洲对于微电网的研究，主要用以满足个性化的用电需求，体现运行稳定和环保。基于可靠性、接入性、灵活性三个方面进行考虑，典型工 程有希腊基斯诺斯岛微电网、西班牙LABEIN项目等。我国对于微电网的研究， 受到美国、欧洲等国家的启发，侧重于接入清洁能源，如光伏、风机等，利用蓄 电池、超级电容器作为储能装置，采取底层、上层中央管理控制相结合的方案[1]。 2微电网控制策略分析 微电网主要有两种运行模式，与大电网并网运行，即并网模式。当监测到大 电网出现运行故障，微电网则自动与电网断开，采取独立运行的方式，保证自身 的可靠性和供电安全，被称为孤岛模式。微电网从并网到孤岛模式的切换，需要 完善其运行与控制系统。微电网控制的重点难点，就是自身有过多的微电源数目，单靠1个中心控制点很难对微电网整个系统快速响应和控制。加之微电源是不可 控电源，因此输出功率也很难预测。当前微电网的控制策略，大致可以分为主从、对等控制，从控制层次来看又可分为底层微电源控制和上层管理系统。分层次的 控制策略，属于主从控制的一种。 2.1分布式电源控制策略 采用横功率控制（PQ控制），通过它让电源输出有功功率和无功功率，确保 两者等于电源参考值。利用有功功率控制器，调整频率下垂特性，使得电源输出 有功功率与参考值的误差控制在合理范围内。无功功率与参考值保持小的误差， 是利用无功功率控制器调整电压下垂特性实现。例如，系统的频率为50MHz，电 源端口电压为额定值，以P-ref、Q-ref分别代表有功功率和无功功率，当提升电 源的端口电压幅值，电源的运行点就会出现位置变动，在这过程中有功和无功功
电力系统运行及调度自动化作业： 问题：分析图1微电网的运行过程 图1：微电网结构图 微电网从系统上来说，将发电机、负荷、储能装置及控制装置等结合，形成一个单一可控的单元，同时向用户供给电能和热能。微电网中的电源多为微电源，亦即含有电力电子界面的小型机组(小于100Kw)，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池以及超级电容、飞轮、蓄电池等储能装置。它们接在用户侧，具有低成本、低电压、低污染等特点。是能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以离网运行。微电网（Micro-Grid，MG）很好地解决了DG（DR或DER）的缺点，而且在接人问题上．微电网的入网标准只针对微电网与大电网的公共连接点(PCC)，而不针对各个具体的微电源。微电网不仅解决了分布式电源的大规模接入问题，充分发挥了分布式电源的各项优势，还为用户带来了其他多方面的效益。 微电网的运行方式： 微电网的运行分并网运行及离网运行状态。微电网既可与大电网联网运行，也可在电网故障或需要时与主网断开单独运行。 微电网的并网运行： 微电网并网运行时，其主要功能是实现经济优化调度、配电网联合调度、自动化电压无功控制、间歇性分布式发电预测、负荷预测、交换功率预测。流程图如图2所示：
图2 微电网并网运行 在并网运行时，由外部电网提供负荷功率缺额或者吸收DG 发出多余的电能，达到运行电能平衡。在并网运行时，要进行优化协调控制，控制目标是使全系统能源利用效率最大化，即在满足运行约束条件下，最大限度利用DG 发电，保证整个微电网的经济性。 图1分析： 微电网并网运行时，由大电网提供刚性的电压和频率支撑。通常情况下不需要对微电网进行专门的控制。在某些情况下，微电网与大电网的交换功率是根据大电网给定的计划值来确定的，此时需要对流过PCC1的功率进行监控。实际交换功率与计划值的偏差功率计算方式如下： ()()()t t t PCC plan P P P ?=-。 当交换功率与大电网给定的计划值偏差过大时，需要有微电网控制中心（MGCC)切除微电网内部或发电机，或者通过恢复先前被MGCC 切除的负荷或发电机将交换功率 调整到计划值附近。 此处对图1的分析不考虑大电网给定的计划值，当PCC1闭合时，分布式电源发电最大化，总共能发电（37+47+2+69+21)KW=176Kw 。静态开关右边的总负荷为（20+20+30+28.2+27+33）KW=158.2Kw 。此时运行方式为蓄电池充满电为100Kw 。此时分布式电源总发电为176Kw ，除了满足静态开关右边的总负荷158.2Kw ，剩余的17.8Kw 传送到主电网，实现微电网的经济运行。 微电网并离网（孤岛）切换： 1）“有缝”并网转离网切换 由于PCC 断路器动作时间较长，并网转离网过程中会出现电源短时间的消失，也就是所谓的“有缝切换”。在外部电网故障、外部停电，检测到并网母线电压、频率超出正常范围，或接受到上层能量管理系统发出的计划孤岛命令时，快速断开PCC 断路器，并切除多余负荷（也可以根据实际情况切除多余分布式发电），启动主控电源控制模式切换。由P /Q 模式切换为U /f 模式，以恒频恒压输出，保持微电网电压和频率的稳定。在此过程中，DG 的孤岛保护动作，退出运行。主控电源启动离网运行恢复重要负荷供电后，DG 将自动并入系统运行。为了防止所有DG 同时启动对离网系统造成巨大冲击，各DG 启动应错开，并且由MGCC 控制启动后的DG 逐步增加出力直到其最大出力，在逐步增加DG 出力的过程中，逐步投入被切除的负荷，直到负荷或DG 出力不可调，发电和用电在离网期间达到新的平衡。如图3为“有缝”并网转离网切换流程图。