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摘要：本文以微型燃气轮机为主题，探讨微网控制策略方面的问题。首先对其进行了简要概述；主要从微型燃气轮机发电系统及并网、微型燃气轮机微网结构方面展开具体的论述；并以此为基础，重点从PV控制、P/f下垂控制、Q/V下垂控制三个方面讨论了微网的控制策略。希望通过本文初步分析，可以引起更多的关注与交流，同时，希望可以为该方面的理论研究工作、实践应用工作，提供一些有价值的信息，以供参考。
关键词：微型燃气轮机；微网控制；策略
中图分类号：TM743 文章标识码：A 文章编号：1672-2310（2015）12-001-49
在资源匮乏、能源减少的情况下，分布式电源技术的发明，显示出了独特的价值，比如，在环保、在经济性方面，性价比非常之高；从微网方面看，可以分为微型燃气轮机、燃料电池、风力发电，以及各种储能装置等等；其中，较为突显的即是微型燃气轮机，主要通过利用发电余热，达到“冷—热—电”之间的联供，有效的提升了资源的使用效率；另外，通过对微型燃气轮机的科学布置，选择合宜的冷热负荷位置，则有利于节省铺设管道成本、降低对热量的损耗，以此增加经济效益。
一、微型燃气轮机发电系统及并网
选择主从控制策略，以电压源逆变器、通信设备保护系统为主，容易使成本增加，故障发生的可能性增大；若选择微网综合控制方法，孤岛运行情况估计不足，所以，需要自动控制限制出力，以此达到对储能设备的防护与保障。另外，若想使即插即用这一功能得到体现，则需要通过下垂控制特性的对等控制来实现等等。具体如下所述。
首先，在微型燃气轮机发电系统，会有高频交流电生成，因此，以整流逆变的方法进行处理，从而确保并网运行的可能性；注意，在并网逆变器方面，以电压源逆变器为主，主要是基于脉宽调制的电流控制；如下图1所示。
图解：母线电压为e ，逆变器出口电压为Uinv；母线电压幅值为E，相角为θ；输入逆变器参考电压幅值为U，相角为δ； 微型燃气机轮轮出有功功率为P、无功功率为Q；微型燃气轮机出口电流为i；滤波电感为Lf、电容为Cf；藕合电容为Lc。从图中可以看出，本次实验中，给每个燃气轮机设置了储能设备，从而实现微网从并网运行——孤岛运行间的切换，并确保其快速功率的平衡性、微网动态的响应快速性、各燃气轮机的对等性。
二、微型燃气轮机微网结构
首先，在选择接入主配网时，以公共连接点、主配网联接并列运行；若主配网发生问题，则以微网断开与主配网间的联接，选择孤岛运行模式；此时，负荷供电是独立、向内的；可靠性高、能够有效的满足负荷电能质量需求及相关标准。其次，本次实验中，采用微型燃气轮机（2台），其中，DG1功率=1.35兆瓦、DG2功率=1.835兆瓦；出口电均=10.5千伏特；10千伏线路参数：R=0.325欧姆每千米、X=0.273欧姆每千米；本组出于综合考量，以单线线接方案为主。
三、微网控制策略
首先，对2台燃气轮机的联网均采用PV控制，即能体现出其“以热定电”的主要特征，又可以对有功输出、电压恒定加以有效控制；在逆变器控制方面，有功输出、局部电压幅值以指定的Pref、Uref为准，通过对比P、U测量值，将误差部分以比例积分环节进行输出。具体如下图2所示。
其次，当断开联接，进入到孤岛运行模式中时，由于主配网功率交换与参考频率、电压的缺失，因此，需通过对每台微型燃气轮机进行协调控制，并确保其有效性；从本文中的讨论来看，选择基于P/f下垂控制、Q/V下垂控制的对等控制方法，整个的逆变器控制实现策略可通过下图3实现。
图解：Po=额定角频率（ωo时）有功输出；Eo=所需逆变器出口电压幅值；Ereq=外部电压幅值；设X为逆变器端口滤波器Lf、Cf与滤波电感Lc的等效电抗阻；δ是Uinv、E之间的夹角，则可以根据公式P= ，可求得相应的P值。
孤岛运行中，电源间的功角会发生变化，重新分配每台燃气轮机的出力，所以，有功下垂增益，就可表述为Mp= ；其中， = -Mp（Poi-pi）+△ +△ 。具体如下图4所示。
当调整外部电压Ereq作为Eo限制无功电流时，则无功下垂增益MQ= ；因此，逆变器的容量限制了可注入无功Qmax，它能够使Ereq的最大变动范围得到一定的控制或者限制。具体如下图5所示。
结束语
总而言之，在新的时代，就应该坚持与时俱进、因时制宜；在微型燃气轮机中，以热定电为特征，联网运行中，需要通过PV控制达到每台燃气轮机间的关联控制；另一方面，在微型燃气轮机的即插即用的特征体现，孤岛运行需通过P/f下垂控制、Q/V下垂控制，实现对等控制，主要是以其本地信息加以协调控制，并进行负荷分配，降低负荷变化，从而满足电压、频率；功率输出限制环节的增加，有效的保护了直流侧储能设备的安全运行；通过上面的分析，可以看到，燃气轮机微网在联网、孤岛运行方式下，控制方法的有效性、可行性，因此值得进一步深入研究。
参考文献：
[1] 王成山，肖朝霞，王守相. 微网综合控制与分析[J]. 电力系统自动化. 2008（07）
[2] 葛志超，方念，杨凡凡，黄成思，陈丹霏. 微网技术综述[J]. 电气开关. 2013（03）
[3] 别朝红，林雁翎，张建华. 微网技术及其标准体系的研究[J]. 高电压技术. 2015（10）
[4] 邓虹，杨秀，刘舒，张美霞，刘方，郭鹏超. 微网多级多重保护协调配置与实现[J]. 电网技术. 2014（11）
[5] 王成山，杨占刚，王守相，车延博. 微网实验系统结构特征及控制模式分析[J]. 电力系统自动化. 2010（01）
关键词：微型燃气轮机；微网控制；策略
中图分类号：TM743 文章标识码：A 文章编号：1672-2310（2015）12-001-49
在资源匮乏、能源减少的情况下，分布式电源技术的发明，显示出了独特的价值，比如，在环保、在经济性方面，性价比非常之高；从微网方面看，可以分为微型燃气轮机、燃料电池、风力发电，以及各种储能装置等等；其中，较为突显的即是微型燃气轮机，主要通过利用发电余热，达到“冷—热—电”之间的联供，有效的提升了资源的使用效率；另外，通过对微型燃气轮机的科学布置，选择合宜的冷热负荷位置，则有利于节省铺设管道成本、降低对热量的损耗，以此增加经济效益。
一、微型燃气轮机发电系统及并网
选择主从控制策略，以电压源逆变器、通信设备保护系统为主，容易使成本增加，故障发生的可能性增大；若选择微网综合控制方法，孤岛运行情况估计不足，所以，需要自动控制限制出力，以此达到对储能设备的防护与保障。另外，若想使即插即用这一功能得到体现，则需要通过下垂控制特性的对等控制来实现等等。具体如下所述。
首先，在微型燃气轮机发电系统，会有高频交流电生成，因此，以整流逆变的方法进行处理，从而确保并网运行的可能性；注意，在并网逆变器方面，以电压源逆变器为主，主要是基于脉宽调制的电流控制；如下图1所示。
图解：母线电压为e ，逆变器出口电压为Uinv；母线电压幅值为E，相角为θ；输入逆变器参考电压幅值为U，相角为δ； 微型燃气机轮轮出有功功率为P、无功功率为Q；微型燃气轮机出口电流为i；滤波电感为Lf、电容为Cf；藕合电容为Lc。从图中可以看出，本次实验中，给每个燃气轮机设置了储能设备，从而实现微网从并网运行——孤岛运行间的切换，并确保其快速功率的平衡性、微网动态的响应快速性、各燃气轮机的对等性。
二、微型燃气轮机微网结构
首先，在选择接入主配网时，以公共连接点、主配网联接并列运行；若主配网发生问题，则以微网断开与主配网间的联接，选择孤岛运行模式；此时，负荷供电是独立、向内的；可靠性高、能够有效的满足负荷电能质量需求及相关标准。其次，本次实验中，采用微型燃气轮机（2台），其中，DG1功率=1.35兆瓦、DG2功率=1.835兆瓦；出口电均=10.5千伏特；10千伏线路参数：R=0.325欧姆每千米、X=0.273欧姆每千米；本组出于综合考量，以单线线接方案为主。
三、微网控制策略
首先，对2台燃气轮机的联网均采用PV控制，即能体现出其“以热定电”的主要特征，又可以对有功输出、电压恒定加以有效控制；在逆变器控制方面，有功输出、局部电压幅值以指定的Pref、Uref为准，通过对比P、U测量值，将误差部分以比例积分环节进行输出。具体如下图2所示。
其次，当断开联接，进入到孤岛运行模式中时，由于主配网功率交换与参考频率、电压的缺失，因此，需通过对每台微型燃气轮机进行协调控制，并确保其有效性；从本文中的讨论来看，选择基于P/f下垂控制、Q/V下垂控制的对等控制方法，整个的逆变器控制实现策略可通过下图3实现。
图解：Po=额定角频率（ωo时）有功输出；Eo=所需逆变器出口电压幅值；Ereq=外部电压幅值；设X为逆变器端口滤波器Lf、Cf与滤波电感Lc的等效电抗阻；δ是Uinv、E之间的夹角，则可以根据公式P= ，可求得相应的P值。
孤岛运行中，电源间的功角会发生变化，重新分配每台燃气轮机的出力，所以，有功下垂增益，就可表述为Mp= ；其中， = -Mp（Poi-pi）+△ +△ 。具体如下图4所示。
当调整外部电压Ereq作为Eo限制无功电流时，则无功下垂增益MQ= ；因此，逆变器的容量限制了可注入无功Qmax，它能够使Ereq的最大变动范围得到一定的控制或者限制。具体如下图5所示。
结束语
总而言之，在新的时代，就应该坚持与时俱进、因时制宜；在微型燃气轮机中，以热定电为特征，联网运行中，需要通过PV控制达到每台燃气轮机间的关联控制；另一方面，在微型燃气轮机的即插即用的特征体现，孤岛运行需通过P/f下垂控制、Q/V下垂控制，实现对等控制，主要是以其本地信息加以协调控制，并进行负荷分配，降低负荷变化，从而满足电压、频率；功率输出限制环节的增加，有效的保护了直流侧储能设备的安全运行；通过上面的分析，可以看到，燃气轮机微网在联网、孤岛运行方式下，控制方法的有效性、可行性，因此值得进一步深入研究。
参考文献：
[1] 王成山，肖朝霞，王守相. 微网综合控制与分析[J]. 电力系统自动化. 2008（07）
[2] 葛志超，方念，杨凡凡，黄成思，陈丹霏. 微网技术综述[J]. 电气开关. 2013（03）
[3] 别朝红，林雁翎，张建华. 微网技术及其标准体系的研究[J]. 高电压技术. 2015（10）
[4] 邓虹，杨秀，刘舒，张美霞，刘方，郭鹏超. 微网多级多重保护协调配置与实现[J]. 电网技术. 2014（11）
[5] 王成山，杨占刚，王守相，车延博. 微网实验系统结构特征及控制模式分析[J]. 电力系统自动化. 2010（01）