逆变器在智能电网接口中的应用

关键字：逆变器

 智能电网接口 

目前的许多研究致力于为电力系统最优化、负载分配、参数配置和电能储存管理制定策略。由
于最近对于

“智能电网”和“虚拟电厂”的展望，研究的关注点的选择通常依据经济功效，受

到市场的推动。但是，我们不能忘记，任何高级的电力系统运行技术必须以物理上稳定和可
靠运行的电力系统为基础。为了满足这种新型电力系统的要求，对电网的物理层面的控制必
须重新调整加以改进。与此同时，分布式电源技术和高渗透性的可再生电源技术的持续发展
趋势也要求电网控制结构体系进行调整。现代电力电子技术，通过提供一个高效的自动控制
平台可以为

DERs 和 RESs 构建一个强大的电网连接，如图 1 所示。等价于常规电源，电网

连接逆变器可以表现为基本的电网连接功能。只有当

DERs 和 RESs 可以从常规的大型集中

式电源那里接管过物理调控任务时，它们才能在电力系统中获得与常规电源平等的地位。只
有当

DERs 和 RESs 在电力接入电网的过程中不止享受权利，同时也能承担义务的时候，它

们才能得到真正的自由。为了使逆变器能够参与到活跃的电网控制中，充分的控制策略是必
需的。然而，时至今日，控制理念的发展还是远远落后于需要。

　　图

1 逆变器作为 ECSs 和电网间的柔性多功能基本连接

　　

1 逆变器接入电网的要求

　　今天，

DERs 和 RESs 所使用的逆变器仍然主要采用了被动控制技术。这意味着对电网

接入功率的控制与通过一次能源产生电能的能量转换系统密切相关。对电网侧来说，它们相
当于负的负载。它们将从

ECS 处获得的全部功率注入电网。在这种方式下，电网侧的电网控

制整合，甚至于主动参与控制和稳定电网状态变量都是不可能的。
　　最近的电力系统章程修订也仅仅对异常的电网变化做出了预防性的反应。对高压和中压
电网，

UCTE 操作手册、国家电网编码和国家电网连接章程等，定义了电网电源连接行为。

对低压网络，规程细节至今还未定义和出版。对于高压和中压网络，稳态要求定义了发电单
元必须减少它们的有功出力以应对频率过高，或者按照电网调度要求呈阶梯状出力。据此，
超过需求的有功功率会被拒绝上网。在正常运行条件下，发电单元还必须提供无功功率。动
态行为的定义要求发电单元必须在电网故障的情况下保持与电网的连接并能够提供短路电
流。
　　为了增加

DERs 和 RESs 在电网中的比例，规章制度还应该进行更深入的变革。分布式

发电单元必须与集中式电源承担同样的基础调控任务。只有这样电网才能被激励者运行在分
布形式下。未来的电力系统不仅仅要求

DERs 和 RESs 承担假定的预防性的措施和开环控制。

这些电源必须执行物理上的实际的电力系统调控。只有这样，未来集中式电源才能被

DERs

和

RESs 取代或者补充。

　　

2 常规电力系统控制方法在逆变器系统中的采用

　　新的

DERs 和 RESs 必须参与到现有的系统中并适应现有的结构和控制策略。因此逆变

器必须适应现有的电网控制并且遵从基本原则，尤其是在相互连接的运行中。基本的逆变器
控制必须以传统发电控制方式为基础，并被分类如图

2 所示。