分布式发电并网控制策略研究

摘要：本文聚焦电力及其自动化领域，深入剖析分布式发电并网面临的关键问题与挑战，阐述涵盖功率控制、电压调节、频率稳定的核心并网控制策略，探讨从发电特性分析、控制算法设计到系统调试运维全流程的实施要点，研究基于多技术融合、智能优化、协同运行的创新手段，分析人员专业素养提升与制度保障完善的关键环节，旨在实现分布式发电与电网的和谐共生，提升电力系统整体运行效能。

关键词：分布式发电；并网控制；电力及其自动化

一、引言

在电力及其自动化领域，分布式发电作为一种新兴能源利用模式，正迅速改变着传统电力供应格局。凭借其靠近负荷中心、能源利用多元化等优势，分布式发电为提高能源效率、促进可再生能源消纳提供了有效途径。然而，分布式发电并网并非一帆风顺，其间涉及诸多技术难题与协调挑战。深入探究分布式发电并网控制策略，对保障电网安全稳定运行、充分发挥分布式发电效益具有至关重要的意义，是电力行业迈向可持续发展的关键研究方向。

二、分布式发电并网面临的问题与挑战

分布式发电的间歇性与波动性是首要难题。以太阳能、风能为代表的分布式电源，其发电出力高度依赖自然条件，日照强度变化、风速不稳定使得发电功率频繁波动，这给电网的功率平衡、电压稳定带来极大挑战，易引发电压闪变、频率偏差等电能质量问题，威胁电网可靠供电。

并网接口的复杂性不容忽视。分布式电源大多通过电力电子变换器接入电网，与传统同步发电机并网方式迥异。电力电子变换器的控制特性复杂，其开关频率、控制参数等对并网电流质量、功率传输效率影响显著，且不同类型分布式电源变换器接口各异，如何统一协调、优化控制，实现与电网的无缝对接，是亟待攻克的关键技术点。

此外，分布式发电与电网的协同运行困难重重。电网需实时统筹分布式发电、集中式发电以及各类负荷需求，在不同运行工况下维持供需平衡。但分布式发电的分散性、自主性增加了调度管理难度，信息交互不畅、控制指令执行延迟等问题时有发生，影响电网整体运行效率与稳定性。

三、分布式发电并网核心控制策略

功率控制策略是基础，针对分布式电源的功率波动特性，采用最大功率跟踪控制（MPPT）技术。对于光伏电池，通过实时监测光照、温度，运用扰动观察法、电导增量法等算法，动态调整光伏阵列工作点，使其始终运行在最大功率输出状态，充分挖掘发电潜能；在风电系统中，依据风速变化，结合变速恒频控制策略，确保风力发电机捕获最大风能，同时，通过功率限幅控制，避免发电功率骤变对电网造成冲击，保障功率平稳注入电网。

电压调节策略至关重要，鉴于分布式发电对电网电压的影响，在并网接口处配置无功补偿装置。如采用静止无功发生器（SVG），基于电压反馈控制，实时调节无功功率输出，补偿因分布式发电引起的电压跌落或升高，维持并网点电压稳定在合格范围；利用分布式电源自身的无功调节能力，结合电网电压调度指令，优化无功分配策略，减少电网无功传输损耗，提升电压质量。

频率稳定策略为核心保障，考虑到分布式发电并网后电网惯量特性改变，引入虚拟同步发电机（VSG）技术。通过模拟同步发电机的惯性、阻尼特性，使分布式电源在电网频率波动时，能像传统机组一样提供频率支撑，抑制频率变化速率；建立分布式发电与电网的协同调频机制，依据电网频率偏差信号，综合调度分布式电源、储能系统以及传统调频资源，快速恢复电网频率稳定，确保电力系统安全运行。

四、分布式发电并网全流程实施要点

发电特性分析阶段，深入研究不同类型分布式电源的发电原理、输出特性。对太阳能，分析其光电转换效率随光照强度、温度的变化规律；针对风能，探究风速概率分布、风力机功率曲线特性；结合当地气象、地理数据，精准预测分布式发电出力，为后续控制策略设计提供依据，确保策略贴合实际发电情况。

控制算法设计环节，依据发电特性与并网要求，优化选择、设计控制算法。在 MPPT 算法中，权衡算法复杂度与跟踪精度，根据分布式电源规模、响应速度需求，选取合适的实现方式；对于电压、频率控制算法，充分考虑电力电子变换器动态特性，运用现代控制理论，如模型预测控制，提高控制性能，增强系统稳定性，实现精准、快速控制。

系统调试运维过程，搭建并网测试平台，对分布式发电系统进行全面调试。验证功率控制、电压调节、频率稳定等功能的有效性，监测并网电流谐波、功率因数等电能质量指标，确保满足电网接入标准；在运维阶段，建立实时监测系统，跟踪分布式发电运行状态、电网运行工况，及时发现并处理设备故障、控制异常，依据运行数据反馈优化控制策略，保障系统长期稳定运行。

五、分布式发电并网的创新应用

多技术融合提升并网性能，将储能技术与分布式发电紧密结合。储能系统在分布式发电过剩时储存电能，发电不足时释放电能，平抑功率波动，增强发电稳定性；融合智能电网技术，利用广域测量系统（WAMS）实现分布式发电与电网的双向信息交互，电网实时感知分布式发电状态，精准下发控制指令，优化资源配置，提升并网协同性。

智能优化增强控制效果，运用机器学习、深度学习算法优化并网控制策略。基于神经网络构建分布式发电功率预测模型，提前预判发电功率变化，为功率控制、储能调度提供精准指导；采用遗传算法对电力电子变换器控制参数进行全局搜索优化，结合实际运行反馈，快速收敛至最优参数组合，提升系统整体运行效率。

协同运行保障电网稳定，构建分布式发电集群协同运行模式。多个分布式电源通过通信网络组成集群，共享发电信息、协调控制策略，依据各自发电成本、效率，优化发电计划，统一参与电网调频、调压，形成合力，提升分布式发电在电网中的话语权，促进与电网稳定融合。

六、分布式发电并网的关键环节

人员专业素养提升是内在动力，开展涵盖电力系统分析、电力电子技术、自动控制、新能源发电的跨学科培训，培养人员掌握分布式发电原理、并网控制技术、智能算法应用、系统运维技能；组织实战演练，模拟分布式发电并网故障、功率波动等场景，锻炼应急处置、快速决策能力，培养复合型专业人才，满足技术要求。

制度保障筑牢根基，国家与地方完善法规标准，明确分布式发电并网技术规范、安全标准、测试认证要求；电力企业建立内部管理制度，规范发电特性分析、控制策略实施、系统调试运维各环节流程，各环节责任到人；设立考核机制，将分布式发电并网运行指标、电能质量指标与部门、个人绩效挂钩，激励员工保障系统有效运行，确保制度落地生效。

七、结论

分布式发电并网控制策略研究是一项系统工程，涵盖多领域关键举措。通过剖析问题挑战、构筑核心控制策略、落实全流程实施、探索创新手段并紧跟未来趋势，有望显著提升分布式发电并网控制水平，为电力及其自动化开启分布式能源高效利用新篇章。

参考文献

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