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摘要：作为未来智能配用电系统的重要组成部分，微电网对推进节能减排和实现能源可持续发展具有十分重要的意义。与交流微电网相比，直流微电网可更高效可靠地接纳风、光等分布式可再生能源发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷。本文主要从直流微电网稳定控制面临的关键问题入手，重点对基于低通滤波的有源阻尼方法提升直流微电网稳定运行技术进行分析和阐述，希望给行业相关人士提供一定的参考和借鉴。
关键词：直流；微电网；稳定性
1.引言
近年来，随着经济及社会的不断发展，很多用户对供电可靠性和电能质量的关注度不断提高，加上太阳能、风能等各种形式的可再生能源大量利用，微电网作为分布式电源接入电网的有效途径得到了国内外学者的广泛关注。微电网中的各类分布式电源，如光伏电池、超级电容和风力发电机等，大多都是输出直流电(或者存在直流的中间环节)；而且众多的家用电器和办公设备等本质上也都需要直流电源才能正常工作。所以，如果微电网以直流作为电能的传输形式，能够减少转化环节，提高能源利用效率。最近几年以来，直流微电网以其独特的优势逐渐成为微电网技术新的研究方向，在居民住宅、数据中心和电动汽车充电站等领域拥有广阔的应用前景。本文针对直流微电网稳定运行问题及解决技术进行了分析和研究。
2.直流微电网稳定控制面临的关键问题
2.1直流微电网拓扑结构
图1对于日后的智能家庭、商业楼宇以及工业园区的直流微电网比较适用，在图中，储能单元、分布式电源以及负荷均可以通过相应DC-AC或者DC-D变流器接入直流母线，其一部分直流负荷能够与相应电压等级直流母线进行直接接入，如果直流微电网可与大电网进行互联，一般来说，其需要通过双向DC-AC变流器对交流电网进行接入。近年来，随着直流微电网规模和容量的不断增大，受供用电主体、地域因素以及功能性差异等方面因素的影响，在一定区域内将极易出现多个直流微电网。为有效提升整个系统供电稳定性和可再生能源发电的能效，在一定区域内的多个邻近微电网可以组成多微电网系统，进而构成直流微电网群。同时，多个直流微电网是以集群的方式运行和互联的，且各子微电网间主要通过群能量协调和调度来有效实现相互支撑与控制的目的。
2.2直流微电网稳定控制面临的关键问题
2.2.1针对直流微电网母线电压的控制问题
在整个直流微电网内存在着大量分散式的可再生能源发电单元、负荷等一系列明显的随机波动性，特别是这种短时功率冲击极易对整个直流母线电压构成冲击，如果不采取科学的解决方法极易对整个直流微电网系统造成威胁，严重者会导致系统崩溃情况的出现。
2.2.2针对直流微电网的多源协调控制问题
近年来，随着直流微电网容量及规模的不断扩大，为有效提升整个电网系统的稳定性和可靠性，在直流微电网内可以使用多个DC-AC双向变流器、可控型分布式电源、分布式储能单元，甚至是风、光等分布式随机间歇性电源，这些有可能成为主电源，主动参与到直流母线电压调节中，就目前而言，如何合理提升多源经济性与可靠性的协调稳定控制将成为直流微电网稳定控制研究的重点和难点。
2.2.3针对直流微电网的多运行模式切换问题
具体来说，直流微电网有三种情况：第一，联网运行模式，也就是在交流电网处于正常运行的情况下，直流母线电压的恒定性是由交直流双向变流器控制的；第二，联网限流模式，当直流系统与交流电网之间的交换功率比交直流双向变流器的最大功率要高出很多，或者交流电网出现故障使得交流母线电压出现跌落情况时，极易导致双向变流器输出功率受到限制，从而使整个系统进入联网限流模式；第三，独立运行模式，直流系统处于彻底断开状态，并与交流电网进行连接，此时，直流母线电压是由直流系统内分布式电源或者相应的储能单元控制进行控制的。所以，如何对较少的信息及低带宽通信加以合理利用，从而有效实现直流系统直流母线电压控制模式科学切换，是当前直流微电网稳定运行的重点和难点。
2.2.4针对直流微电网的稳定性问题
在实际应用过程中，用户侧大量分布式接入的可再生能源发电单元、电动汽车等负荷，都是通过DC-DC等一系列变流器与直流微电网进行接入的，其有着明显的恒功率负荷特性，且有效形成了多变流器接入环境，这种情况下，产生的随机性波动功率不仅能够给直流母线电压带来一定程度的冲击，还很容导致系统谐振情况的出现，对直流微电网的稳定性产生严重影响。
3关于直流微电网稳定性控制的关键技术分析
3.1电压平衡器的应用
为有效提升直流供电系统的供电灵活性和使用效率，以便对不同电压等级的储能、分布式电源及负荷接入进行适应，可使用双极性的三线制供电结构。依据中线出线形式的不同，具体来说，双极性三线制供电系统主要分别以下两种情况，详见下图2,3。在图2中，直流与交流系统的互联端口运用的是两个同样容量的双向DC-AC变流器（详见图2），或者直流系统中两个储能单元主要利用DC-DC变流器（详见图3）运行，二者公用一极直流母线，且在整个直流系统的内部可以形成两个相对独立的供电回路，并将此结构用于高压直流输电（HVDC）系统中，有效提升输电系统的稳定性可靠性；图3中，运用直流母线电容或者直流母线电压平衡器引出中线，并将该结构应用于低压直流供电（LVDC）系统中。对于电压平衡器的拓扑结构而言，图2,3中所示的三线制直流微电网结构具有明显优势：第一，图2所示结构，其本质上为两个相互独立的直流供电回路，具有较高的可靠性，但是需要应用两套变流器，具有较高成本；第二，从电容中将中线直接引出，在负荷不平衡或者正负极间分布式电源的状态下，则没有办法确保直流正负母线电压的平衡性，而运用电压平衡器之后则能够起到明显的改善作用。
4.结语
总而言之，随着我国电力改革的不断发展，微电网将在售电侧发挥的作用将越来越明显，并逐步成为我国智能电网以及智能配用电系统的重要组成部分。为此，相关单位应结合当前直流微电网的实际发展情况及问题，采取有效措施，切实提升直流微电网运行的稳定性与可靠性，为我国电力事业以及经济社会的稳定发展打下坚实基础。
参考文献
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作者简介：
邓盼盼（1986—）男，汉族，硕士研究生，工程师，主要从事配电运行检修及工程管理工作。