摘要：
本文讨论微电网控制中的关键问题与挑战，对最新的控制策略与趋势进行综述，包含下垂控制、模型预测控制与多智能体技术。
微电网定义：
微电网通常意义下包含：负荷、分布式电源以及储能单元，并通过PCC点与公共电网相连接。
微电网的可以运行在并网和孤岛状态，并保证可以在两种运行模式间无缝切换。
并网状态时，微电网的电压频率调整由大电网承担，微电网与大电网进行电能交易、提供辅助服务（电能质量治理等）。
孤岛状态时，电压频率由有调整能力的单个或多个微电源提供（V、F模式），其余的运行在P、Q模式，或者，所有微电源共同承担电压频率的稳定。孤岛运行时，网内的供电用电必须平衡。
始终不与大电网连接的微电网称为孤立微电网，主要适用于偏远地区。
控制与保护需求
微电网控制与保护的主要挑战有：
1) 双向潮流。传统电网潮流是单向的，微电网情况下，不仅可以消耗大电网的功率，也能向大电网注入功率。
2) 稳定性。微电网之间可能出现谐振，需要更深入的小扰动稳定性分析理论。研究两种运行状态无缝切换时需要暂态稳定性分析理论。
3) 建模。传统模式下的三相平衡、线路感性等假设不再成立，模型需要修正。
4) 低惯性。与传统大电网的同步发电机的大惯性不同，微电网的电力电子接口开关频率快速，惯性小。
5) 不确定性。微电网情形下，不确定性参数相比大电网而言众多。
在克服上述挑战的基础上，微电网控制系统还必须包含以下特色：
1) 输出控制。微电源的输出电压与电流必须跟踪给定值，并减少谐振。
2) 功率平衡。微电网能够克服有功无功的暂时不平衡，保证电压频率在给定范围内。
3) 需求侧管理（DSM）。在实际运行时，需设计适当的DSM机制，以对部分负荷进行控制。负荷的主动参与有利于设计最经济的DSM策略。
4) 经济调度。微电源的合理调度有利于降低运行成本，提高利润。
5) 状态切换。微电网必须可以在并网与孤岛两种状态下无缝切换。
微电网的拓扑结构可能频繁变化，控制器必须是鲁棒且自适应的。
为了满足上述需求，可靠的测量、通信和高速计算也是一个巨大的挑战。
A. 控制变量
微电网的主要控制变量为电压、频率、有功功率和无功功率。
并网时，微电网电压与频率由大电网调整。微电网主要协调微电源的有功无功与网内负荷。微电源注入的无功功率用于连接点处的功率因数校正、无功供应或电压调整。
孤岛时，电压频率不再由大电网承担。实时的供需平衡要求网内负荷的平均分担。
B. 微电源类型
微电源主要有：直流电源（光伏、燃料电池、蓄电池与超级电容）、交流电源（风机）如下图：
C. 储能单元
储能单元可以极大的提高系统的稳定性。
微电网垂直控制结构
微电网垂直控制分为：primary、secondary和tertiary三层。它们的区别在于响应速度与对硬件的要求（通信设备）。如下图：
A. 一层控制
Primary control 的响应速度最快，它基于本地测量值动作，不需要通信信息。电压源逆变器（VSIs）控制器由两部分组成：DG功率分担控制器（微电网有功无功的均分）与逆变器输出控制器（由外部电压环和内部电流环构成）。功率分担是通过模拟同步发电机惯性的 有功P-F和无功Q-V 下垂控制实现的。
B. 二层控制
二层控制主要对一层控制的电压和频率偏差进行修正。
C. 三层控制
三层控制主要用于经济调度。
一层控制最新方法
A. 逆变器输出控制
逆变器输出控制主要由外层电压控制环与内层电流控制环构成。典型的控制环由PI控制器与额外的前馈补偿构成。
B. 功率分担控制
1) 下垂控制
在下垂控制中，有功/频率与无功/电压的关系为：
ω0=ω∗−KP(P0−P∗)V0=V∗−KQ(Q0−Q∗)
ω∗ V∗分别为角频率与电压的参考值。ω0 V0为测量值。P Q类似。KP KQ为下垂系数。
传统下垂特性如下图所示：
注：假定在电压额定值时，DG不提供无功功率。
下垂控制的优势在于：仅需要本地测量信息，无需通信。
传统下垂控制的缺点在于：
- 暂态性能与稳定性差。
- 忽略负荷动态特性，当负荷变化过大或过快时，将会失效。
- 在系统崩溃后，不能黑启动。
- 在配电网中，由于X/R的比例偏小，性能降低。
- 由于输出阻抗不确定，不能精确分担功率。
- 由于不能处理谐波电流，不适用于非线性负荷。
- 不能使频率独立于系统负荷变化（？？）
未完待续。
