在微型电网中有效管理可再生能源

因此，可再生能源被视为化石燃料的替代品，并具有克服上述问题的潜力。自然界蕴藏着丰富的太阳能、风能和水能等可再生能源。因此，不存在能源枯竭的问题。这些能源不会产生任何有害的副产物，更环保也更清洁。许多国家/地区已经开始采用这些替代能源，并计划在未来十年用这些能源来满足约 40% 甚至一半的总能源需求。

尽管拥有上述优点，但可再生能源的增长速度还不足以满足日益增长的能源需求。可再生能源还远不能实现净零碳排放，这样的现状迫使各国为了能源安全继续使用煤炭和天然气。这种缓慢增长背后的大部分问题可以通过使用微型电网来解决，本文将进一步介绍更多相关内容。

微型电网在处理可再生能源方面发挥的作用

可再生能源有多种类型，这是其增长缓慢的主要原因。它们提供的动力输出类型不同，这就造成了可再生能源的间歇性和可变性。由此导致的供需严重失衡可以通过使用微型电网来解决。由于可再生能源先天的间歇性，为了保证稳定供应，微型电网通常与主电网连接，组成混合系统。岛屿或偏远地区使用主网外系统供电时，会使用多种可再生能源以确保供电的稳定性。例如，太阳能只能在白天使用，因此需要能够满足夜间能源需求的水能或风能资源。

通过在单个系统中引入多种可再生能源，可以有效控制从能源到负荷的电流，这是一项挑战，尤其是当主电网繁忙时。因此，会采用不同能源管理策略，确保发出的电不会白白浪费。最佳的系统是使用混合可再生系统再搭配备用系统，如蓄电池或柴油发电机。储能系统也可用于储存轻负荷条件下生产的多余电能。

（图片来源：加州大学洛杉矶分校，Wenbo Shi）

微型电网中的能量管理策略

如上所述，制定最佳能源管理策略有助于提高系统可靠性。这些策略基于传感器输入和先进的信息技术，旨在提供最佳的资源调度。这些技术旨在最大限度提高电能输出和寿命，同时最大限度降低运营和环境成本

集中式控制策略

顾名思义，集中式控制由一个主控制器或中央控制器组成，该控制器获取所有信息，如每种可再生能源的发电量、气象数据等。它负责通过发送最佳控制参数来管理每个能源单元中的电力电子接口。这有助于平衡稳定状态下的有功和无功电能。中央控制器还可以分析每个用户的能耗模式，从而执行最佳的资源调度。

需要在中央控制器和分布式能源内部的所有局部控制器之间建立通信链路。由于可能会发生单点故障，这也使其成为该系统的主要缺点。当主控制器离线时，局部控制器之间将不会进行任何通信，整个系统将会受到损害。

分散式控制策略

与集中式控制策略相反，分散式控制中的局部控制器能够独立做出决策。每个局部控制器会提出其最佳设置并将配置发送到主控制器，后者会评估最佳资源调度并将其发送回局部控制器。这个操作参数讨价还价的过程一直持续到满足全局和局部目标为止。

因此，与集中式方法相比，即使主控制器出现故障，整个系统的性能也不会受到很大影响。这样能够提高系统可靠性。这种策略的另一个好处是能够提高系统灵活性。可以在不通知中央控制器的情况下，在这里添加或移除局部控制器。唯一的缺点是系统的可扩展性有限，因为局部控制器之间没有直接进行通信。

分级控制策略

分级控制是集中式控制和分散式控制的结合体。其中，局部控制器被分成多个组，每个组都拥有自己的中央控制器。这些中央控制器相互通信，以获取微型电网的整体状态。这种架构的优势是局部控制器之间的通信速度非常快，并且对于大型环境而言，可扩展性更强也更加稳健。

在控制方面，该策略采用三级控制：一级、次级和三级，通过实施三个控制回路来提高系统可靠性。主控制回路负责电压控制，并为能源提供即插即用的能力。次级回路补偿由一级回路引起的电压偏差。三级环路（不一定存在）负责经济能量优化以及有主电网存在时的电流控制。

在微型电网中有效管理可再生能源

混合可再生能源系统通常采用能源管理策略和能源优化技术，来保证负荷供应的连续性，并降低能源生产成本。这些策略既可以是集中式的，也可以是分散式的，取决于使用的是何种类型的微型电网。此外，未来可以使用物联网 (IoT) 技术来解决分布式能源系统中的数据处理问题。

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