1、直流微電網(wǎng)拓撲結構
圖1為適用于未來智能家庭、商業(yè)樓宇，以及工業(yè)園區(qū)的直流微電網(wǎng)結構示意圖，圖中分布式電源、儲能單元及負荷均通過相應dc-dc或dc-ac變流器接入直流母線，部分直流負荷可直接接入相應電壓等級直流母線，若直流微電網(wǎng)可與大電網(wǎng)互聯(lián)，則通常通過雙向dc-ac變流器接入交流電網(wǎng)。隨著直流微電網(wǎng)容量和規(guī)模的不斷增大，受地域因素、供用電主體及功能性差異等影響，一定區(qū)域內(nèi)將可能形成多個直流微電網(wǎng)。為了能進一步提高系統(tǒng)供電可靠性和可再生能源發(fā)電能效，多個鄰近微電網(wǎng)將可能形成多微電網(wǎng)系統(tǒng)，構成直流微電網(wǎng)群。多個直流微電網(wǎng)以集群的形式互聯(lián)和運行，各子微電網(wǎng)間通過群能量調(diào)度與群協(xié)調(diào)控制實現(xiàn)相互支撐控制。
圖1 典型直流微電網(wǎng)結構示意圖
2、直流微電網(wǎng)穩(wěn)定控制面臨的關鍵問題
針對圖1，未來復雜直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定控制將主要面臨如下挑戰(zhàn)：
1）母線電壓控制問題。直流微電網(wǎng)內(nèi)大量分散式的可再生能源發(fā)電單元、負荷等具有明顯的隨機波動性，這類波動功率尤其是短時功率沖擊將可能對直流母線電壓造成沖擊，若不采取合適的控制措施極易導致整個直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的崩潰。
2）多源協(xié)調(diào)控制問題。隨著直流微電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，為保證系統(tǒng)的可靠性，直流微電網(wǎng)內(nèi)多個dc-ac雙向變流器、分布式儲能單元、可控型分布式電源，甚至風、光等分布式隨機間歇性電源，均有可能作為主電源主動參與直流母線電壓調(diào)節(jié)，如何實現(xiàn)多源高可靠性和經(jīng)濟性的協(xié)調(diào)穩(wěn)定控制將是直流微電網(wǎng)穩(wěn)定控制研究的難點。
3）多運行模式切換問題。通常直流微電網(wǎng)有3種工作模式：①聯(lián)網(wǎng)運行模式：即交流電網(wǎng)正常情況下，由交直流雙向變流器控制直流母線電壓恒定；②聯(lián)網(wǎng)限流模式：當交流電網(wǎng)和直流系統(tǒng)之間的交換功率超過交直流雙向變流器的最大功率，或交流電網(wǎng)發(fā)生故障導致交流母線電壓跌落，從而使雙向變流器輸出功率受限時，系統(tǒng)進入聯(lián)網(wǎng)限流模式；③獨立運行模式：直流系統(tǒng)徹底斷開與交流電網(wǎng)的連接，由直流系統(tǒng)內(nèi)分布式電源或儲能單元控制直流母線電壓。如何利用較少的信息和低帶寬通信，實現(xiàn)直流系統(tǒng)直流母線電壓控制模式的平滑切換，是研究的重點。
4）穩(wěn)定性問題。用戶側大量分布式接入的可再生能源發(fā)電單元、電動汽車等負荷，均通過dc-dc等變流器接入直流微電網(wǎng)，具有明顯的恒功率負荷特性，且構成了多變流器接入環(huán)境，其隨機性波動功率不僅會給直流母線電壓帶來沖擊，還極易誘發(fā)系統(tǒng)諧振，影響直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性。