中国储能网讯：2019年3月16日，中国化学与物理电源行业协会储能应用分会与全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会、中国科学院电工研究所储能技术组、科华恒盛股份有限公司四家单位联合主办的“首届全国储能技术与综合能源服务高层研讨会”在福建厦门宸洲洲际酒店召开，来自电力公司、电科院、设计院、系统集成商、地方经信委、投资机构等230余人参加了本次会议。

本次研讨会旨在推动储能与综合能源系统多环节技术与商业模式创新，持续提升客户需求响应能力与业务整体盈利能力。

会议期间，国网电力科学研究院产业研究中心高级研究员陈遗志分享了主旨报告《光储微电网灵活高效自主运行关键技术与装备》，以下为报告原文：

陈遗志：各位领导，各位专家，大家好！我主要针对南瑞近期在光储微电网的科研成果给大家做一个简单汇报。

我的报告主要分几部分，第一是面临的背景和挑战。分布式的光伏发展比较迅猛，已经超过集中式的光伏，特别是江苏和安徽目前有一些地区，电网已经面临着光伏的消纳极限。

国家在《推进并网型微电网建设试行办法》里面对规模、新能源占比、自治水平以及并网双向互动能力提出了一系列要求，这是一个宏观政策方面。南瑞课题组主要承担2014年国家的863科技项目，题目叫做《光伏微电网核心设备与控制系统研制》，主要包括以下几个关键技术：

第一，虚拟同步机特性的光伏逆变技术研究；第二，大功率自同步电压源逆变器多机并联技术；第三，光伏/储能智能高效充电技术；第四，微电网能量管理与综合控制技术。需要研制几个核心装备，一，500kW虚拟同步机光伏逆变器；二、500kVA自同步电压源逆变器；三、500kW光伏+储能充电控制器；四、能量管理与综合控制系统。最后要实现一个示范工程，中新天津生态城中央大道光伏微电网工程示范。

分布式光伏虚拟同步机：由虚拟同步光伏逆变器与惯性储能单元组成，根据系统电压、频率变化，模拟同步发电机一次调频和励磁控制机制，实现微电网的自动有功调频、无功调压以及阻尼系统功率振荡。储能是通过DC/DC环节，和光伏并联起来以后，再通过DCAC送给电网。

核心技术，基于虚拟转子励磁特性和定子阻抗的并联动态无功分配技术。一，分布式阻抗特性及逆变器输出特性对无功动态分配的影响，分析一个现状，最后得出的结论，阻抗特性和输出特性对无功分配的影响： （1） 阻抗无论是感性、阻性或阻感性只要呈容量的反比，则控制逆变器输出电压相同，不需下垂控制，无功可按容量精确分配； （2） 采用传统下垂控制，无功的分配与阻抗值有关，且无功的控制与阻抗呈耦合关系，阻抗任意但呈感性时，无功不按比例分配。

这个问题我们后面怎么样的实现，首先要实现一个解耦，实现微源的输出功率与耦合性分析。把里面的无功和有功耦合问题，通过目前两输入两输出的耦合系统变换为2个单输入单输出的独立系统，首先就是解耦。由仿真结果可以得出，线路呈感性时，有功与无功耦合比较弱，它的控制策略可提高功率分配精度；线路呈阻性时，有功与无功耦合强，控制变量匹配性差，通过我们研制的前馈解耦控制可使控制失败的功率变得可控。            

虚拟惯量频率响应和一次调频快速性要求的光伏虚拟同步机可靠性锁相环技术，提出双二次广义积分的正负序分离及锁相技术，应对零电压穿越中所出现的电压对称/不对称跌落时，实现对微电网电压相位的快速检测、跟踪。提出了基于PV工作点观测的母线电压控制，保证了在兼顾惯量响应稳定性与调频快速性前提下的光伏MPP跟踪效率。

再一个是研究它的逆变器的故障穿越过程，开展了故障穿越技术研究。在故障穿越过程中，要求虚拟同步机能够更好地支撑电压。当系统发生三相非对称跌落时，为提高三相电压的对称度，提出了基于陷波器的故障穿越方案，右下图就是它的陷波器的数据。

另外，做了一个前馈的补偿环节，为减轻控制环节所引起的电网电压前馈分量相位滞后，提出了前馈分量中引入超前相位补偿环节。当电压跌落时，补偿之后的电压检测速度加快，提高了控制系统鲁棒性，降低了系统震荡几率。右边的图就是补偿之后时间的曲线，可以看到有一定的提前量。

这是现场的应用图，这个是张北国家风光储光伏虚拟同步机，实现了500千瓦的虚拟同步机光伏逆变器的第三方检测以及现场测试，实现了它的首台首套示范应用。    

下面讲自同步电压源逆变器，刚才用光伏逆变器，这个主要用在储能上面，由电压源逆变器与大容量储能单元组成，是微电网离网运行时的组网主电源。离网时支撑微电网电压、频率稳定；实现微电网的并离网切换等功能。下面几个难题我们会分别介绍一下，就是说它实现了这些功能。

存在的难题：1.并离网“无缝切换”；2分布式多机对等并联下功率动态均分技术；3.抗冲击性负载扰动的鲁棒控制技术；4.负荷不平衡控制技术。

基于同步发电机调速励磁工作原理，在逆变器控制中引入虚拟功频调节器和虚拟励磁调节器，实现转动惯量虚拟，以及近似AVR和AFR的一次调频调压功能，解决微电网并离网两种运行模式下控制模型的统一问题。

并联技术，有互联线并联技术，主从控制，对等控制和3C控制，无互联线并联技术主要是下垂控制。

环流分析，介绍一下环流的产生原因，主要模块间输出电压矢量差以及线路寄生阻抗的差异，都会导致并联系统间产生环流。我们采用单机控制环，外环再增加虚拟阻抗控制环实现对环流的抑制。下角是多机并联现场波形，红色是电流，绿色是电压，这个地方在并联过程中，电压基本上没有突变，电流是增加的。

离网实验中，电压源逆变器双机并联的稳态与动态均流系数均能很好地满足任务要求。就是说静态的并流系数是大于98%，动态并流系数是大于90%，这个就是完成500kVA自同步电压源逆变器厂内测试及第三方检测，右边就是第三方测试报告。

下面主要是讲后面后台的监控和管理系统。这是我们研制的全套系统管理，主要从高端的调度管理层，主要是分布式电源接入控制系统，中间协调控制层，能量管理系统、微网运行控制器以及站域网站域稳定控制装置。下端的就地控制层主要是微网并网保护控制装置、区域保护控制装置、微网负荷控制装置。

从功能上来说，底下是硬件平台，中间是操作系统，然后是操作系统上的支撑应用软件，后台是高级应用。这里面是高级应用的主要功能，第一是发电和用电的预测；第二是黑启动控制；第三实现了并离网的切换。同步电压源在实现并离网切换过程中，能够实现频率稳定平滑的自动控制功能。下面离网的能量调动和自动电压的控制，以及调度交换功率控制，分布电源平滑出力控制，调度交换功率紧急控制，还有配网联合调度。

上面能量管理系统，中间微网控制器，对分布式电源、储能、负荷和保护测控实现统一管理。里面就是几个运行模式和运行状态，并网、离网和故障检修，模式之间有切换。 里面对应的关键设备，一个是微电网运行控制器，下面是微电网的站域稳定控制装置，微电网并网点的保护控制装置，微电网的区域保护控制装置，以及微电网的馈线控制装置。

我们讲一下天津的示范工程，天津的示范工程是在滨海新区里面，目前示范工程主要是分布式电源，主要实现并离网切换，以及刚才讲的多机并联的系统，再一个能电管理系统，主要调监控和PC这块。这就是滨海新区负荷图。

这几个是我们现场应用的逆变器的图，第一500千瓦时的铁锂电池通过500KW自同步电压源逆变器和光伏逆变器。第二它两个两分别独立的，是不同的变压器接上去的。第三个500千瓦逆变器，光伏逆变器和500千瓦的铅碳，光伏、锂电池合在一起。通过这三种不同的方式在现场做了一些实验。

这是后台管理系统，智能网关将变电站、微电网全部数据发送到调度系统，开展了联络线功率控制，实现了有功无功负荷冲击试验，冲击实验的一些结果可以看右边的图以及数据，实现了并离网切换。并离网切换非计划比较难，实际上就是计划比较简单，目前非计划情况下，过渡过程要不要平稳，如果非计划系统故障不知道什么时候会来一个故障，所以这个时候情况一定要处理好。

我们在离网运行工况下开展了二次调频调压、有功无功负荷冲击试验，离网转并网运行工况下开展了自动同期并网试验，逆变器实现了4到6台的直接并联，500千瓦。

简单总结一下：课题组主要开展虚拟同步技术应用新能源以及微网方面研究，探索虚拟同步机、自同步电压源关键技术在大联网的应用前景，研制了500千瓦的虚拟同步机光伏逆变器，还有虚拟同步机不同步电压源的逆变器。

基本结论：一、提出了基于d/q坐标系下P/Q动态解耦统一控制模型，实现了自同步电压源逆变器在微电网并网/离网切换下的电压、频率稳定控制。二、提出了基于多机并联环流抑制技术，使得微电网具备优异的可扩展能力，以及多微电网的互联与集群运行能力。三、自同步电压源逆变器与光伏虚拟同步机的协同控制技术，降低了微电网弃光的几率，提升了系统运行经济性。四、构建了以微源终端、站控系统到云端管理的新型三层架构，增强了稳定控制、优化调度、综合保护以及运维管理的资源整合，有利于提升新能源的综合利用效率。

这个汇报基本介绍到这里，另外我们近期在储能站方面一些研究，我们在调度这块基本上实现一些高级应用，比如储能站实现一些有功的数据平滑，削峰填谷以及系统的调频能力。我们在电网方面的研究比较多，我们希望储能站对电网动态特性提供更好的支撑。我们希望电池充放电的速度实现更快一点，因为电网买一个东西，像常规发电机一样，他肯定希望能到1.8倍到2倍的强力，也希望储能电池实现4到6倍的充放电，逆变器希望你能实现按照国家标准1.1倍10分钟，1.2倍几秒钟，如果说你对系统的贡献，肯定希望1.2倍、1.5倍，甚至你最好能够实现2倍的短时间。所以这些功率器件，甚至变压器都能够实现快速的扩展到1.5倍到2倍。我们希望功率对电网的贡献比较大一点，而不是仅仅考削峰填谷，实际上对电网的安全性作用不是特别明显。

第二个关于储能站的安全问题，锂电池本身的电解液的影响，目前没有更好方式的情况下，还是要从系统角度考虑这个问题。第一个BMS，从电压、电流、温度这方面做一些检测。第二个还有气体、一氧化氮、甲烷、氢气，气体有一个泄露，我们希望这个气体能够做一个提前的预警。

说到储能站，后面的BMS和PCM和EMS要实现快速的功率部署，里面通过PCS能够实现电压、电流快速的检测，以及各种保护功能。后端的维护也比较重要，比如机器人巡检等模式，但是这个受限于成本，这也是一个比较大问题。

基本上就这些，谢谢大家！

（本文内容根据录音整理，未经演讲人本人审核）