微电网中sofc发电系统控制策略的研究 control strategy of sofc generation system in microgrid.pdfVIP

第32卷第5期 电力自动化设备 v01．32No．5 2012年5月 Ele‘：LricPowerAutUmati。n 2012 ④ EquipInent May 微电网中SoFC发电系统控制策略的研究 郑文迪．蔡金锭 (福州大学电气工程与自动化学院，福建福州350108) 摘要：研究了按主从方式运行的微电网中，以固体氧化物燃料电池(SOFC)发电系统为主控机的控制策略。 将该发电系统划分为原动机模块及接口模块两部分．探讨了功率偏差与模块间直流电压的相关性。在考虑电 池利用率指标对安全运行影响的前提下，分别为DC／DC变换器以及逆变器设计了多环反馈控制器。使 SOFC发电系统通过模式开关切换，在微电网联网模式下输出设定功率：在孤岛模式下作为平衡机组，输出给 定电压并为微电网提供频率参考。还引入了直流电压一频率下垂特性．将主控机与负载之间的有功偏差转化为 全网的频率偏差。则微电网中的一次调频机组据此调整出力．以达到改善网络暂态响应特性的目的。仿真分 析验证了该控制策略的正确性。 关键词：微电网；分布式发电；固体氧化物燃料电池：电池利用率；变换器；控制 中图分类号：TM 761 911；TM 文献标识码：A 系统．因此主控机控制策略的制定是以主从方式运 0引言 行的微电网设计的重点。 近十儿年，分布式电源(如光伏、风电、燃料电池、 本文以固体氧化物燃料电池SOFC(Solid0xide 微型燃气轮机等)得到广泛的应用．“。分布式电源的 FuelCell)发电系统作为主控机．并在考虑电池利用 接入．在带来环境效益以及用电可靠性的同时，也对 率安全范围的基础上．分别对SOFC发电系统的原动 电网构架、运行安全、资本分配等方面提出挑战，微电 机及接口模块设计控制策略．通过开关切换．使其满 网概念应运而生。电力可靠性解决方案协会将微电 足联网和孤岛模式下的运行需要。最后通过时域仿 网描述为整合分布式电源与负荷．并就地提供电能和 真验证控制策略的正确性。 热能的单一系统[2．“。微电网的一个重要特性是其可 1 SOFC发电系统 以工作在联网和孤岛2种模式下。通常情况下，主网 ofCommon 图1为SOFC发电系统结构示意图．根据基尔霍 通过公共耦合点PCC(Point Couplin只)与 微电网相联．为微电网提供频率支持：当主网发生故 夫电流定理，对于某一稳态直流电压现。，有如下关系： j．． 障时．微电网从主网断开形成自治的孤岛系统，单靠 魄c岩}=只一P0 (1) 分布式电源满足本地负荷需求[6．w。这就要求设计一 一 nf 由式(1)可知．与传统同步电机接口发电系统相 套行之有效的控制方案．使得分布式电源可以在不同 比．逆变器接口发电系统的惯性要小很多，并且原动 的微电网模式下可靠、稳定地运行。 机模块与接口模块之间的功率差不再产生频率偏 目前常用的控制策略有对等控制以及主从控 差．而表现为直流电压偏差。这样。传统意义上的调 制。对等控制中的分布式电源一般采用下垂控制方