CN110752617B - 一种以分功能子微网为自平衡单元的微电网组建方法 - Google Patents

Abstract

一种以分功能子微网为自平衡单元的微电网组建方法，属于微电网组网及运行领域。对分布式电源进行分类总结并与负荷进行就地平衡来组成具有分功能的子微网A或B，以子微网A、B接受控制并共同组成主体微电网，上述子微网具有脱离微电网作为自平衡单元的独立运行能力。通过这种方法组建的主体微电网在一部分子微网因事故脱离的情况下仍然能维持运行。子微网A、B的内部同时包含电源和负荷，形成一个功率平衡的整体，这个整体在主体微电网的分层控制下接受控制中心MGCC的控制，在自平衡单元和外部的公共连接点PCC处仅表现出受控制的功率流动特性。本发明实现单元内负荷和电源的就地平衡搭配，简化微电网的规划和扩展过程，子微网具有运行灵活性。

Description

一种以分功能子微网为自平衡单元的微电网组建方法

技术领域

本发明属于微电网组网及运行领域，涉及一种以分功能子微网为自平衡单元的微电网组建方法。

背景技术

微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的***，用来协调大电网与分布式电源之间的矛盾。由于分布式电源对清洁能源的利用，以及微电网处理配电网中的国家对于微电网的建设力度加大，微电网在实际电网运行中的占比逐渐上升。随着光伏、风力发电等更多不同类型的分布式电源实现装机并网，良好应对了更多的负荷增长情况，有效实现对可再生能源的利用。

但微电网在拥有众多优点的同时，可再生能源类的分布式电源受限于环境，有着发电量不稳定的缺点。微电网中的逆变器均为无转动惯量的静止元件，缺少传统意义上具有高转动惯量的转轴发电机，从而导致了阻尼小、运行惯性低以及容易受到扰动而失去稳定，在并入电网时，需要经过一定的规划或者是辅助设备来抑制这些缺点。微电网的控制环节繁琐，需要统筹管理内部的所有不同类型分布式电源及负荷，收集不同类型的数据，分析控制对应的源荷，使得微电网管理中心(Microgrid Control Center,MGCC)承受了较大的负担。微电网的脆弱性导致个别电源和负荷的失效使整个微电网***运行崩溃。这些是当前微电网发展面临的一些问题。

在微电网***中储能蓄电池主要是指用于储蓄太阳能、风电等可再生能源用的蓄电池，其具有储存电量与充放电的功能，对于微电网运行过程中的源荷能量不平衡有很好的调节效果。

在微电网中加入具有转动惯量的环节，即同步机型分布式电源可以满足***的稳定性需求。《A Novel Design for an Expandable,Modular Microgrid Unit》中提出一种用于构成微网的基本模块，其中的主要电源为同步机，也可以以多个相同结构组成微网。在对于模块内部的断路器以及变流器控制来实现其多种运行模式。强调各个模块都有独立运行的能力，含有完整的控制、保护和自动运行元件。实现了负荷增长的平衡，也满足了***对于稳定性的要求。

对于解决不同类型和容量的分布式电源分散接入微电网管理复杂的问题，将微电网作为一个分层管理的中层是一种解决方式。文献《串联结构光储型多微网控制策略》中提到多微网的概念，是解决配电网中微电网渗透率逐渐提高的一种方法，体现出了配电网对于微电网的分层管理和运行策略来简化控制结构。文献《Enhancing Power SystemResilience Through Hierarchical Outage Management in Multi-Microgrids》中提到了通过对于多微网的分层功率输出管理来提升***运行稳定性，但是其关注点在于将多微网看作功率输出模块进行优化分配，没有具体分析微电网的运行控制策略。

发明内容

本发明的目的在于避免微电网对于分布式电源和负荷的接入而使其存在运行缺陷以及控制和管理复杂化的问题，提出一种以分功能子微网为自平衡单元的微电网组建方法，通过分析这种能实现自平衡的分功能子微网以提升微电网的可靠性、稳定性、易控制性和可扩展性，满足对于微电网建设和扩展的需求。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种以分功能的子微网为自平衡单元的微电网组建方法，对分布式电源进行分类总结并与负荷进行就地平衡来组成子微网A或B，以一定数量的具有分功能的子微网接受控制并共同组成主体微电网。同时这种子微网能够作为一个单元实现内部的自平衡运行，具有脱离微电网作为自平衡单元的独立运行能力。通过这种方法组建的主体微电网在一部分子微网因事故脱离的情况下仍然能维持运行。子微网的内部同时包含电源和负荷，形成一个功率平衡的整体，这个整体在主体微电网的分层控制下接受控制中心MGCC的控制，在自平衡单元和外部的公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)处仅表现出受控制的功率流动特性。子微网的分类是根据接入不同类型的分布式电源来进行讨论。所述的微电网组建方法包括以下步骤：

第一步，构建以接入可再生能源为目标的用于实现功能1的子微网A。子微网A能够独立实现最大化消纳分布式电源发电量的功能1，并与负荷共同实现单元内部的平衡，以储能***提供功率平衡的支持，与主电网减小功率交流。

构建子微网A时，其内部包含不可控型分布式电源、储能***、各类负荷，不可控型分布式电源与储能***均通过采用恒功率控制方式的逆变器接入***，负荷的功率需求值可以通过测量设备来得到确定的值。不可控型分布式电源包括光伏发电、风力发电等设施，子微网A以不可控型分布式电源作主源时，由于它们的发电量受环境因素影响大，具有发电量不确定的缺点，所以通过储能***能满足负荷的能量需求来达成平衡，从而使子微网A内部与外部功率流动实现固定，当储能***不能满足负荷的能量需求的必要情况下也可以通过主微网接受大电网的功率供应。

所构建的子微网A最终在包含变压器和断路器的PCC点并入主体微电网。对于实现该种功能的子微网A，在并网运行情况下，其电压和频率的稳定由大电网来进行维持。

所述的子微网A内部的功率流动由子微网的底层控制中心通过通信***来调控，情况如式(1)所示：

P_PCC＝P_DG+P_ESS-P_load (1)

式中，P_PCC为子微网的PCC点与外部流通的功率，P_DG为不可控型分布式电源的对外输出的功率，P_ESS为储能***对外输出的功率，P_load为负荷所消耗的功率。

第二步，第一步构建的子微网A能够作为自平衡单元自身运行。

自平衡单元自身运行要求该子微网不依赖主网的支撑，即能够实现在脱离主网的情况下独立运行。此时子微网A内部需要有能够维持电压和频率的功能的结构，由储能***来承担这个责任。子微网A的自平衡运行采用主从控制方式，储能***的逆变器在自平衡单元中以下垂控制方式运行作为主控机构，不可控型分布式电源以恒功率控制作为从控设施，负荷接受分布式电源和储能***的功率输出。

所述的储能***的逆变器在下垂控制中对于电压和频率的控制式(2)：

式中，f₀为电网额定频率，V₀为电网额定电压幅值，P₀和Q₀为储能***在电网额定电压和频率下输出的有功和无功功率，P和Q为储能***实际输出的有功和无功功率，m和n为功率变动与电压频率变动曲线的比例。

通过设置基准工作条件，当不可控型分布式电源的输出功率有一定变动情况时，所述的储能***发挥主控机构的作用，仍能够使整个子微网A维持在基准电压以及频率附近的工作点，从而满足子微网A作为自平衡单元的电压和频率需求来自身实现运行。

第三步，构建以接入提供主体微电网稳定功率输出和运行阻尼惯性为目标的实现功能2的子微网B。子微网B能够提供稳定的对外功率输出，便于接受控制，且能够提供主体微电网缺少的运行惯性作为功能2。

构建子微网B时，其内部包含可控型分布式电源以及各类负荷，可控型分布式电源采用恒功率控制方式的逆变器接入***，负荷的功率需求值可以通过测量设备来得到确定的值。可控型分布式电源为同步机型分布式电源，包括微型燃气轮机、柴油发电机等设施，它们的发电量受输入燃料量决定，可以提供稳定发电量，并且具有包含转动轴的机械结构，运行时拥有惯性。

子微网B以可控型分布式电源作为主源时，在满足本地负荷需求的情况下，能够使子微网B与主体微电网的功率流动实现固定，提供可控的稳定的功率输出，此时不需要储能***的协助。

一般的微电网在搭建时的电源多为通过逆变器并网的不可控型分布式电源，缺少传统发电设施的机械转轴结构，因而具有***阻尼低、惯性小的弱点，在运行状态波动情况下难以维持***的稳定。由于子微网B采用可控型分布式电源，它们具有的机械结构和转动轴使子微网B能够维持较高的运行惯性，在并入主体微电网时同样也提升了它的运行惯性。

所构建的子微网B最终在包含变压器和断路器的PCC点并入主体微电网。对于实现该种功能的子微网B，在并网运行情况下，其电压和频率的稳定由大电网来进行维持。

所述的子微网B内部的功率流动由子微网的底层控制中心通过通信***来调控，情况如式(3)所示：

P_PCC＝P_DG-P_load (3)

式中，P_PCC为子微网的PCC点与外部流通的功率，P_DG为可控型DG对外输出的功率，P_load为负荷所消耗的功率。

第四步：第三部构建的子微网B能够作为自平衡单元运行。

自平衡单元自身运行要求该子微网不依赖主网的支撑，即能够实现在脱离主网的情况下独立运行。此时子微网B内部需要有能够维持电压和频率的功能的结构，由可控型分布式电源来承担这个责任。可控型分布式电源此时采用下垂控制方式的逆变器与负荷相连，负荷接受它的功率输出。分布式电源逆变器的控制公式按照式(2)来进行，额定功率与负荷需求的功率相同。

通过设置基准工作条件，当负荷的功率消耗有一定变动情况时，可控型分布式电源的逆变器控制使整个子微网B维持在基准电压以及频率附近的工作点，从而满足子微网B作为自平衡单元的电压和频率需求来自身实现运行。

第五步，通过以上两种分功能的子微网A和子微网B实现微电网总体的组建。

通过以上两种子微网A、B的数量的合理配比来实现整个微电网的组建，最终将子微网A、B接入微电网同一母线上即可。其中，子微网数量的合理配比的原则为：组建后的整个微电网中以功能1的子微网A为主，由实际包含的不可控型分布式电源数量全部接入，功能2的子微网B为辅，根据微电网运行中的电能质量情况来少量接入，符合实际电网中对于大量负荷以及分布式电源接入的需求，同时少量同步机式分布式电源便可以保证这个集合的运行稳定性。组建后，子微网A和子微网B在接受微网控制中心的控制时仅体现为恒定功率的受控点。

组建微电网时，需要综合考虑当地的实际情况，会存在电气距离相隔较远的零散分布式电源和部分零散负荷，它们之间不便组合构成子微网结构，此时对于这些分散的源荷的并网方式仍采用传统的规划方法直接接入微电网的主母线上。

最终组建而成的整个微电网***内部的功率平衡，可以通过式(4)来反映：

式中，P_out为微电网整体外的功率输出，

为全部m个功能1子微网A的对外输出功率和，

为全部n个功能2子微网B的对外输出功率和，P_DG为其余零散分布式电源的功率输出，P_load为其余零散负荷所消耗的功率。

本发明的有益效果如下：

(1)通过对微电网单元的PCC点进行功率管理，有效简化微电网的控制结构。在常规微电网中，MGCC面对的是各种不同类型的分布式电源以及负荷，在运行管理中面临着一定困难。采用这种子微网单元进行管理，MGCC面对的是对外仅表现出功率特性的单元PCC点的一个整体，对于管理的零散和分层复杂化有明显的缓解。

(2)实现了单元内负荷和电源的就地平衡搭配，避免了传输线上传输阻塞、无功功率传输的问题。在电网建设及规划时，需要综合考虑分布式电源以及负荷的容量、电气距离、传输阻塞等因素的限制，电源和负荷以地理位置零散分布并在MGCC管理下实现较大规模上的平衡，难以避免线路上功率的损失以及对于补偿设施需求的问题。这种强调负荷和源就地平衡搭配的子微网避免了大量功率在联络线上传输而导致的功率损失，同时避免无功传输导致的压降问题，符合无功就地补偿的思路。

(3)简化了微电网的规划和扩展过程。这是以一种装配式的整体，通过归类包含分布式电源，分别组成两种类型的子微网来进行建设的思路。微电网在建设时，要进行大量的规划工作，具体考察分布式电源和负荷的类型，分布地点，建设当地条件等。而通过这种子微网单元的组合搭配，整体结合形成一个大电网，是一种对于建设方式的简化，实现配置微电网。而发展中存在着负荷增长的情况，也就是微电网的扩展，可以通过这种对分布式电源的分类，依据已有微电网的需求，负荷搭配相应的DG形成分功能的子微网单元并入微电网即可实现源荷平衡下的扩展。

(4)子微网实现自平衡而能够独立运行，具有运行灵活性。避免微电网运行中重要电源失效而导致的微电网整体崩溃情况发生，自平衡单元能够继续维持运行或满足主微网的需求。当子微网单元具有自身内部的需求而脱离电网运行时，由于其对外仅表现出PQ点特性，对主体微电网的控制来说也没有复杂的变动，保证了微电网的灵活运行。

附图说明

图1是接入分功能子微网的交流微电网整体框图；

图2是接入不可控分布式电源的子微网A；

图3是接入可控分布式电源的子微网B；

图4是以分功能子微网为主组成的微电网框图。

具体实施方式

以下结合附图对微电网组建及具有独立运行能力的子微网A、B在微电网中的运行策略进行进一步的讲解：

一种以分功能子微网为自平衡单元的微电网组建方法，多类型分布式电源与负荷平衡之后的子微网接入已有微网作受控基本单元，使已有微电网覆盖和分布细化。其接入的主要结构以图1中的交流微电网为核心，其中在已有的交流微电网基础上并入作自平衡单元的分功能子微网，通过这种分功能子微网的接入可以实现对已有微电网的扩展。具体包括以下步骤：

第一步，构建以接入可再生能源为目标的用于实现功能1的子微网A；

按照实现的不同功能进行分类，以消纳不可控分布式电源功率为目标时，需要单元内部实现功率平衡的储能***，即图2的子微网A。其中的储能***通过控制策略弥补可再生能源发电不稳定性导致的与负荷间的功率差异，实现就地平衡。子微网A建设时需尽量充分利用到原有微网中已有的储能模块，从而更好的满足经济性需求。构建子微网A时，其内部包含不可控型分布式电源、储能***、各类负荷，不可控型分布式电源与储能***均通过采用恒功率控制方式的逆变器接入***，负荷的功率需求值通过测量设备确定；子微网A以不可控型分布式电源作主源时，通过储能***满足负荷的能量需求达成平衡，使子微网A内部与外部功率流动实现固定；当储能***不能满足负荷能量需求时，通过主微网接受大电网的功率供应。所构建的子微网A最终在包含变压器和断路器的PCC点并入主体微电网；对于实现该种功能的子微网A，在并网运行情况下，其电压和频率的稳定由大电网来进行维持。所述的子微网A内部的功率流动由子微网的底层控制中心通过通信***调控，情况如式(1)所示。

第二步，第一步构建的子微网A能够作为自平衡单元自身运行；

子微网A的自平衡运行采用主从控制方式，储能***的逆变器在自平衡单元中以下垂控制方式运行作为主控机构，不可控型分布式电源以恒功率控制作为从控设施，负荷接受分布式电源和储能***的功率输出。所述的储能***的逆变器在下垂控制中对于电压和频率的控制式如公式(2)所示。

通过设置基准工作条件，当不可控型分布式电源的输出功率有变动情况时，储能***发挥主控机构的作用，仍能够使整个子微网A维持在基准电压以及频率附近的工作点，从而满足子微网A作为自平衡单元的电压和频率需求来自身实现运行。

第三步，构建以接入提供主体微电网稳定功率输出和运行阻尼惯性为目标的用于实现功能2的子微网B；

以提供原微电网运行阻尼惯性和稳定性为目标时，不需要储能***帮助调节功率，即图3的子微网B。其中的可控分布式电源通过功率调节能够满足负荷的需求，也可以与主微网进行功率交互。两种不同功能的子微网，作为自平衡单元时均拥有独立运行的能力，都能够通过控制随时脱离主微网运行。构建子微网B时，其内部包含可控型分布式电源以及各类负荷，可控型分布式电源采用恒功率控制方式的逆变器接入***，负荷的功率需求值通过测量设备确定。子微网B以可控型分布式电源作为主源时，在满足本地负荷需求的情况下，能够使子微网B与主体微电网的功率流动实现固定，提供可控的稳定的功率输出，此时不需要储能***的协助。所构建的子微网B最终在包含变压器和断路器的PCC点并入主体微电网；对于实现该种功能的子微网B，在并网运行情况下，其电压和频率的稳定由大电网来进行维持。所述的子微网B内部的功率流动由子微网的底层控制中心通过通信***调控，情况如式(3)所示。

第四步：第三部构建的子微网B能够作为自平衡单元运行；

自平衡单元自身运行要求子微网能够在脱离主网的情况下独立运行，此时子微网B内部由可控型分布式电源实现维持电压和频率的功能；可控型分布式电源此时采用下垂控制方式的逆变器与负荷相连，负荷接受它的功率输出；分布式电源逆变器的控制公式按照式(2)进行，额定功率与负荷需求的功率相同。

通过设置基准工作条件，当负荷的功率消耗有变动情况时，可控型分布式电源的逆变器控制使整个子微网B维持在基准电压以及频率附近的工作点，从而满足子微网B作为自平衡单元的电压和频率需求来自身实现运行。

第五步，通过子微网A和子微网B实现微电网总体的组建；

通过以上两种子微网A、B的数量的合理配比来实现整个微电网的组建，最终将组建后的子微网接入微电网同一母线上；组建后，子微网A和子微网B在接受微网控制中心的控制时仅体现为恒定功率的受控点。组建微电网时，需要综合考虑当地的实际情况，会存在电气距离相隔较远的零散分布式电源和部分零散负荷，它们之间不便组合构成子微网结构，此时对于这些分散的源荷的并网方式仍采用传统的规划方法直接接入微电网的主母线上。最终组建而成的整个微电网***内部的功率平衡，通过式(4)来反映。

微电网总体组建完成后，对于实现子微网不同的功能，应该采用不同的运行策略。根据技术方案所提及的两个子微网的运行目标，结合图例展开运行策略的具体实施方式的分析。

1：实现以接入可再生能源为目标的实现功能1的子微网A的运行策略取决于主微网是处于并网运行还是孤岛运行状态。

(1)在主微网与大电网连接的并网情况下，子微网A连接于主微网上。子微网A中不可控的分布式电源的功率输出控制方式为最大功率跟踪点控制方法MPPT，其并网逆变器采用恒功率控制方式，参考功率设置读取单元内负荷的功率需求。其单元内部应尽可能实现就地功率消纳以减少对于大电网的功率需求，因而接入储能***，以满足分布式电源不稳定的功率输出与负荷需求间的功率差。

子微网A能够尽量减少与主微网的功率流动，仅保持电气线路联系以组成微电网整体，即PCC点的功率流动参考一般应设置为0。由于电源的功率输出不稳定，一般不要求子微网A对外部输出功率。储能***输出或吸收的功率参考值设置PCC点需求的功率差额，由控制中心以通信***来实现。考虑到当储能***中的电源受电池荷电状态SOC(state ofcharge)影响时，为避免过充电和过放电，可设置SOC的上下限值，考虑并网状态下时由主网帮助，抵达SOC上限时的多发功率和抵达SOC下限时的功率缺额均通过主微网来实现平衡，与其电压和频率随时同步。

(2)当大电网出现故障或变压器需要检修时，主微网实现孤岛运行。此时子微网A应与主微网脱离作为自平衡单元运行，储能***在这种情况下发挥维持***稳定使其实现自平衡单元的运行的作用。主微网在孤岛运行时的稳定性较低，可能会由于功率缺额而出现电压和频率位于安全范围之外，由于子微网A本身以接纳不可控的分布式电源为目标，具有输出功率不稳定的特点，所以子微网A的脱离能够降低主微网孤岛运行时的负担。由子微网的PCC端口检测主微网的频率和电压幅值，如果位于安全范围之外，则执行脱离。

子微网A在与主微网断开后的运行分析如下。其内部的储能***通过下垂控制的方式维持电压和频率的稳定，使分布式电源和负荷能够在额定条件的工作点附近继续运行。当分布式电源出力以及储能模块容量不足以满足负荷需求时，此时再考虑请求与主微网的连接以得到足够的能量供给。若主微网本身此时仍然存在一定的功率缺额，或电能质量不能达到要求，并入运行会使双方的功率不足的状况加剧，只能采取子微网A内部的切负荷运行方式。

与并网情况类似，将储能模块的荷电状态SOC纳入考虑。当分布式电源的出力水平超出负荷的需求，且SOC值达到设定的上限时，为避免过充电，需要考虑通过逆变器控制降低可再生能源的输出功率；当分布式电源出力不足以满足负荷需求，且SOC的水平较低时，则需要考虑子微网单元内部的切负荷以避免过放电现象。

2：实现以提供原电网更强运行阻尼惯性和稳定性为目标的功能的子微网B也根据主微网是在并网状态下和孤岛运行状态下进行分别讨论。

(1)在主微网与大电网相连并网运行时，子微网B接入主微网。其内部包含的可控型分布式电源的逆变器采用恒功率控制方式，子微网B的运行策略取决于对该可控型分布式电源输出功率值的调控，按照技术方案中的式(3)来讨论功率流动情况。一种情况是将分布式电源的功率输出参考值设定为与本地负荷的需求一致，实现该子微网单元内的功率就地平衡，此时该单元子微网的并入实现了以同步机式电源提升原有微网的运行惯性的目的。另一种情况是将分布式电源的功率输出参考值设定为负荷和PCC点需求输出功率的和，或者是负荷和PCC点需求吸收功率的差，这种运行策略加强了子微网和主微网之间的功率交互，使主微网的运行调控能够利用子微网B达到更加灵活以及稳定性上更加强健的效果。

(2)在主微网脱离大电网孤岛运行时，子微网B可通过同步机型分布式电源为原有微电网提供稳定的能量供应和运行惯性，因而应该继续与主微网连接，其运行策略取决于孤岛运行下主微网采用主从控制时子微网B的地位。一种情况下可控型分布式电源的逆变器采用下垂控制方式，作为主从控制方式下的主控电源，为孤岛运行的主微网提供稳定的功率输出以维持电压和频率的稳定。该可控电源的功率输出水平高于本地的负荷需求，能够为子微网以外的部分提供功率支持。另一种情况是将整个单元子微网作为受控的对外输出单元，此时与(1)的并网模式时一致，只是作为从控结构接受主微网中主控单元的指示输出功率维持***的运行，可控型分布式电源继续采用恒功率控制方式。

(3)若主微网存在故障，或是PCC点设备需要检修时，要求该子微网B作为自平衡单元脱离运行。此时可控分布式电源的并网逆变器采用下垂控制方式，以维持该自平衡单元中的电压和频率满足负荷运行需求。

图4表示了微电网的组建通过这种分功能的子微网单元的组合来实现。在构建子微网时需对分布式电源进行分类总结并与负荷进行就地平衡以组成子微网A或子微网B，并最终接入主体微电网的同一母线上。另外接入的子微网A与子微网B如上文的技术方案中所述成一个比例，以子微网A为主，子微网B为辅。主微网中还有部分电气距离上相隔较远的负荷与分布式电源单独接入微电网母线上。

以上虽结合附图对本发明具体实施方式进行了描述，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种以分功能子微网为自平衡单元的微电网组建方法，其特征在于，所述的微电网组建方法以一定数量的具有分功能的子微网接受控制并共同组成主体微电网；同时上述子微网能够作为一个单元实现内部的自平衡运行，具有脱离微电网作为自平衡单元的独立运行能力；子微网的内部同时包含电源和负荷，形成一个功率平衡的整体，所述整体在主体微电网的分层控制下接受控制中心MGCC的控制，在自平衡单元和外部的公共连接点PCC处仅表现出受控制的功率流动特性；所述的微电网组建方法包括以下步骤：

第一步，构建以接入可再生能源为目标的用于实现功能1的子微网A；子微网A能够独立实现最大化消纳分布式电源发电量的功能1，并与负荷共同实现单元内部的平衡，以储能***提供功率平衡的支持，与主电网减小功率交流；

构建子微网A时，其内部包含不可控型分布式电源、储能***、各类负荷，不可控型分布式电源与储能***均通过采用恒功率控制方式的逆变器接入***，负荷的功率需求值通过测量设备确定；子微网A以不可控型分布式电源作主源时，通过储能***满足负荷的能量需求达成平衡，使子微网A内部与外部功率流动实现固定；当储能***不能满足负荷能量需求时，通过主微网接受大电网的功率供应；

所构建的子微网A最终在包含变压器和断路器的PCC点并入主体微电网；对于实现该种功能的子微网A，在并网运行情况下，其电压和频率的稳定由大电网来进行维持；

所述的子微网A内部的功率流动由子微网的底层控制中心通过通信***调控，情况如式(1)所示：

P_PCC＝P_DG+P_ESS-P_load (1)

式中，P_PCC为子微网的PCC点与外部流通的功率，P_DG为不可控型分布式电源的对外输出的功率，P_ESS为储能***对外输出的功率，P_load为负荷所消耗的功率；

第二步，第一步构建的子微网A能够作为自平衡单元自身运行；

自平衡单元自身运行要求子微网能够在脱离主网的情况下独立运行，此时子微网A内部由储能***实现维持电压和频率的功能；子微网A的自平衡运行采用主从控制方式，储能***的逆变器在自平衡单元中以下垂控制方式运行作为主控机构，不可控型分布式电源以恒功率控制作为从控设施，负荷接受分布式电源和储能***的功率输出；

所述的储能***的逆变器在下垂控制中对于电压和频率的控制公式如式(2)所示：

式中，f₀为电网额定频率，V₀为电网额定电压幅值，P₀和Q₀为储能***在电网额定频率和电压下输出的有功和无功功率，P和Q为储能***实际输出的有功和无功功率，m和n分别为频率、电压变动与功率变动曲线的比例；

通过设置基准工作条件，当不可控型分布式电源的输出功率有变动情况时，储能***发挥主控机构的作用，仍能够使整个子微网A维持在基准电压以及频率附近的工作点，从而满足子微网A作为自平衡单元的电压和频率需求来自身实现运行；

第三步，构建以接入提供主体微电网稳定功率输出和运行阻尼惯性为目标的用于实现功能2的子微网B；子微网B能够提供稳定的对外功率输出，便于接受控制，且能够提供主体微电网缺少的运行惯性作为功能2；

构建子微网B时，其内部包含可控型分布式电源以及各类负荷，可控型分布式电源采用恒功率控制方式的逆变器接入***，负荷的功率需求值通过测量设备确定；

子微网B以可控型分布式电源作为主源时，在满足本地负荷需求的情况下，能够使子微网B与主体微电网的功率流动实现固定，提供可控的稳定的功率输出，此时不需要储能***的协助；

所构建的子微网B最终在包含变压器和断路器的PCC点并入主体微电网；对于实现该种功能的子微网B，在并网运行情况下，其电压和频率的稳定由大电网来进行维持；

所述的子微网B内部的功率流动由子微网的底层控制中心通过通信***调控，情况如式(3)所示：

P_PCC＝P_DG-P_load (3)

式中，P_PCC为子微网的PCC点与外部流通的功率，P_DG为可控型DG对外输出的功率，P_load为负荷所消耗的功率；

第四步：第三步构建的子微网B能够作为自平衡单元运行；

自平衡单元自身运行要求子微网能够在脱离主网的情况下独立运行，此时子微网B内部由可控型分布式电源实现维持电压和频率的功能；可控型分布式电源此时采用下垂控制方式的逆变器与负荷相连，负荷接受它的功率输出；分布式电源逆变器的额定功率与负荷需求的功率相同；

通过设置基准工作条件，当负荷的功率消耗有变动情况时，可控型分布式电源的逆变器控制使整个子微网B维持在基准电压以及频率附近的工作点，从而满足子微网B作为自平衡单元的电压和频率需求来自身实现运行；

第五步，通过子微网A和子微网B实现微电网总体的组建；

通过以上两种子微网A、B的数量的合理配比来实现整个微电网的组建，对分布式电源进行分类总结并与负荷进行就地平衡来组成子微网A或B，最终将子微网接入微电网同一母线上；组建后，子微网A和子微网B在接受微网控制中心的控制时仅体现为恒定功率的受控点；

所述的子微网A、B数量的合理配比的原则为：组建后的整个微电网中以功能1的子微网A为主，由实际包含的不可控型分布式电源数量全部接入，功能2的子微网B为辅，根据微电网运行中的电能质量情况少量接入，符合实际电网中对于大量负荷以及分布式电源接入的需求，同时少量同步机型分布式电源便可以保证这个集合的运行稳定性；

组建微电网时，需要综合考虑当地的实际情况，会存在电气距离相隔较远的零散分布式电源和部分零散负荷，它们之间不便组合构成子微网结构，此时对于这些分散的源荷的并网方式仍采用传统的规划方法直接接入微电网的主母线上；

最终组建而成的整个微电网***内部的功率平衡，通过式(4)来反映：

式中，P_out为微电网整体对外的功率输出，

为全部m个具有功能1的子微网A的对外输出功率和，

为全部n个具有功能2的子微网B的对外输出功率和，P_DG为其余零散分布式电源的功率输出，P_load为其余零散负荷所消耗的功率。

2.根据权利要求1所述的一种以分功能子微网为自平衡单元的微电网组建方法，其特征在于，所述的子微网B内部的可控型分布式电源为同步机型分布式电源，其发电量受输入燃料量决定，可提供稳定发电量，并且具有包含转动轴的机械结构，运行时拥有惯性。

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