20、微电网系统的系统框架、建模与控制架构解析

微电网系统的系统框架、建模与控制架构解析

1. 系统的系统（SoS）概念与微电网运行

在微电网（MG）的体系中，存在着专门针对每个子系统的微控制器（MCs）以及用于本地负载的负载控制器，它们通过电气和通信网络相互连接。所有五个子系统都与微电网中央控制器（MGCC）相连，以接收控制和通信信号，这些系统和子系统共同构成了系统的系统（SoS）框架。

在SoS框架下，微电网能够协调有序地执行各项功能，在子系统之间保持有效的通信，从而战略性地利用每个子系统来实现其目标。该框架能更好地应对微电网在并网和孤岛或自主模式下所有子系统的运行。

MGCC需要进行能源管理，考虑储能系统以及在并网和孤岛运行模式下的能量流动。它促进与主电网的能量转移，以控制有功和无功功率的流动，并对储能系统进行监控。通常，MGCC从负载和微电源收集数据，以执行预测研究、需求侧管理（DSM）和微发电调度等功能。借助覆盖微电网所有子系统的通信网络，MGCC能够方便地检索数据并监控子系统。由于子系统独立运行且互不干扰，MGCC更容易为本地和MCs分配设定点。本地和MCs具有管理独立性，负责各自的微电源或负载。在孤岛模式下，本地控制器（LOCs）必须确保其微电源承担相应的负载，以最优地满足家庭用户的需求。MCs由于具有操作独立性，能够调节其特定电源的电压以适应系统上不断变化的负载，同时与MGCC通信以了解来自主电网的负载变化。

在孤岛模式下，MGCC的操作和管理独立性特点非常有用。此时，MGCC必须制定中断策略，并有效利用储能系统来保持高可靠性并减少中断时间。MGCC可以分配所有独立运行的非常规发电系统和储能系统在停电期间为关键负载供电，同时形成一个二次回路来改变微发电机的输出功率以准备执行任务。这得益于组织