直流微电网稳定控制面临的关键问题

　　1、直流微电网拓扑结构

　　图1为适用于未来智能家庭、商业楼宇，以及工业园区的直流微电网结构示意图，图中分布式电源、储能单元及负荷均通过相应DC-DC或DC-AC变流器接入直流母线，部分直流负荷可直接接入相应电压等级直流母线，若直流微电网可与大电网互联，则通常通过双向DC-AC变流器接入交流电网。随着直流微电网容量和规模的不断增大，受地域因素、供用电主体及功能性差异等影响，一定区域内将可能形成多个直流微电网。为了能进一步提高系统供电可靠性和可再生能源发电能效，多个邻近微电网将可能形成多微电网系统，构成直流微电网群。多个直流微电网以集群的形式互联和运行，各子微电网间通过群能量调度与群协调控制实现相互支撑控制。

　　图1 典型直流微电网结构示意图

　　2、直流微电网稳定控制面临的关键问题

　　针对图1，未来复杂直流微电网的稳定控制将主要面临如下挑战：

　　1）母线电压控制问题。直流微电网内大量分散式的可再生能源发电单元、负荷等具有明显的随机波动性，这类波动功率尤其是短时功率冲击将可能对直流母线电压造成冲击，若不采取合适的控制措施极易导致整个直流微电网系统的崩溃。

　　2）多源协调控制问题。随着直流微电网规模的不断扩大，为保证系统的可靠性，直流微电网内多个DC-AC双向变流器、分布式储能单元、可控型分布式电源，甚至风、光等分布式随机间歇性电源，均有可能作为主电源主动参与直流母线电压调节，如何实现多源高可靠性和经济性的协调稳定控制将是直流微电网稳定控制研究的难点。

　　3）多运行模式切换问题。通常直流微电网有3种工作模式：①联网运行模式：即交流电网正常情况下，由交直流双向变流器控制直流母线电压恒定；②联网限流模式：当交流电网和直流系统之间的交换功率超过交直流双向变流器的最大功率，或交流电网发生故障导致交流母线电压跌落，从而使双向变流器输出功率受限时，系统进入联网限流模式；③独立运行模式：直流系统彻底断开与交流电网的连接，由直流系统内分布式电源或储能单元控制直流母线电压。如何利用较少的信息和低带宽通信，实现直流系统直流母线电压控制模式的平滑切换，是研究的重点。

　　4）稳定性问题。用户侧大量分布式接入的可再生能源发电单元、电动汽车等负荷，均通过DC-DC等变流器接入直流微电网，具有明显的恒功率负荷特性，且构成了多变流器接入环境，其随机性波动功率不仅会给直流母线电压带来冲击，还极易诱发系统谐振，影响直流微电网稳定性。

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• 2016-11-09直流微电网稳定控制面临的关键问题