基于复合储能的微电网运行的切换控制策略

电力电子• Power Electronics222 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】混合储能 模糊控制 蓄电池 超级电容近年来，国内外都对投入了大量的精力、人力和物力在储能系统的控制策略研究上，并且提出了在短期负荷预测基础上对微电网储能系统进行主动控制的策略，将充放电次数、蓄电池容量的实际情况考虑进去，结合负荷预测的结果，对蓄电池的充放电情况进行主动控制，对其充放电曲线进行优化。

通过超级电容的作用，让其成为微电网的储能单元，并且建立了互补脉冲宽度调制控制的小信号等效模型，通过对功率前馈环节和双闭环控制的利用，提高了直流母线电压的稳定性。

1 带储能的分布式发电系统结构文中所选择的研究对象是能够提高电能质量的交直流母线型微电网结构，这一电网结构控制起来相对简单，而且更适合超级电容、蓄电池等直流负载和直流电源的连接。

新能源发电装置主要包括两类，一类是通过超级电容和蓄电池等组成的混合储能单元将直流母线和变换器连接起来；另一类是直流母线与变换器连接，交流母线和逆变器连接，让交流负载直接接受交流母线提供的电能。

当直流负载电压等级匹配可以直接与直流母线连接，若直流负载电压等级不匹配则通过直流变换器和直流母线直接进行连接。

2 系统控制策略设计2.1 超级电容储能系统控制策略组成超级电容储能系统的部件主要包括：双向直流变换器（Bi-DC/DC ）、超级电容和逆变器等。

超级电容组成是将等效电阻、等效电容进行串联组成的模型，直流变换器部分是非隔离型升压和降压电路双向变换器（Buck-Boost ），交流电/直流电部分为电压源逆变器。

如图1所示。

为了实现低压侧直流高压与超级电容器带混合储能的微网并网控制策略文/陈守信之间能量双向流动且保持高压侧电压恒定，因此，文中双向直流变换器采用双回路控制方式（PI ）：实际侧值U dc2与外环高压侧给定值U dcref 的偏差，经过双回路调节装置输出高压侧电流控制信号I dc ，通过直流变换器功率守恒和占空比定义原则能计算出超级电容电流参考控制信号I scref ，想要对双向直流变换器进行有效控制需要通过电流环的输出经脉冲宽度调制。

微电网混合储能系统控制策略研究及其应用摘要：微电网是一种新型的电力系统，能够有效地利用分布式可再生能源，提高电能质量和供电可靠性。

混合储能系统是微电网中的重要组成部分，能够平衡微电网中的功率波动，提高系统的稳定性和经济性。

本文综述了目前微电网混合储能系统的控制策略，分析了其优缺点，指出了面临的挑战和可能的解决方案。

同时，本文介绍了几个典型的微电网混合储能系统的实际应用案例，总结了应用中遇到的问题和解决方案。

最后，本文对微电网混合储能系统的发展前景进行了展望。

关键词：微电网；混合储能；控制策略；应用一、微电网混合储能系统的控制策略（一）现有的控制策略概述微电网混合储能系统通常由不同类型的储能装置组成，如蓄电池、超级电容器、飞轮等。

不同类型的储能装置具有不同的特性，如能量密度、功率密度、寿命、效率等。

因此，如何有效地协调和控制各种储能装置，使其发挥各自的优势，是微电网混合储能系统的关键问题。

目前，微电网混合储能系统的控制策略主要有以下几种：1.基于滤波器的控制策略利用滤波器将微电网中的功率分解为不同频率成分，然后根据不同类型的储能装置的特性，将不同频率成分分配给相应的储能装置。

例如，将低频成分分配给蓄电池，将高频成分分配给超级电容器。

这种控制策略简单易实现，但是需要考虑滤波器的参数设计和调节。

2.基于优化算法的控制策略利用优化算法来求解微电网混合储能系统的最优功率分配问题，以达到某种目标函数的最优值。

例如，最小化运行成本、最大化寿命、最小化损耗等。

这种控制策略可以考虑多种约束条件和目标函数，但是需要较高的计算复杂度和实时性。

3.基于模糊逻辑或神经网络的控制策略利用模糊逻辑或神经网络来建立微电网混合储能系统的非线性模型，并根据模型输出来调节各种储能装置的功率。

这种控制策略可以适应复杂和不确定的环境，但是需要较多的训练数据和学习过程。

（二）控制策略的优点和缺点表1列出了上述三种控制策略的优点和缺点。

（三）面临的挑战和可能的解决方案微电网混合储能系统的控制策略还面临着以下几个方面的挑战：1.微电网混合储能系统的建模问题微电网混合储能系统涉及多种储能装置和多种运行模式，其系统模型具有高度的非线性、时变性和不确定性，难以用传统的数学方法进行精确建模。

微电网的并离网平滑切换控制策略研究随着能源危机的日益加剧和人们对环保节能的追求，微电网逐渐成为能源系统的研究热点之一。

与传统电网相比，微电网具有分布式、灵活性强、可控性好、低碳环保等优点，以及在应对自然灾害、恐怖袭击等意外事件方面具有更好的稳定性和可靠性。

但是，微电网的并离网平滑切换控制仍然是一个值得探究的问题。

本文针对微电网的并离网平滑切换控制进行了研究。

首先，介绍了微电网的基本概念和发展现状。

其次，阐述了并离网平滑切换的控制策略的重要性以及现有的控制算法。

接着，针对现有算法的不足之处，提出了一种基于复合控制的并离网平滑切换控制策略，并对该策略进行了详细的仿真实验和实际应用测试。

一、微电网的基本概念与发展现状微电网（MicroGrid）是一种基于分布式能源系统组成的、可以独立运行的小型电网，它可以连接到传统大型电网，也可以与之隔离运行。

微电网由多种能源设备组成，包括可再生能源设备（如太阳能、风能、水能等）、传统发电机组、蓄能设备（如蓄电池、超级电容等）、电力电子设备和智能控制系统等。

微电网能够根据能源资源的供需状况，实现能源的高效利用和优化调度，同时能够保证电力质量和系统的稳定性。

目前，微电网已经成为国内外能源领域的热点之一。

随着太阳能、风能等可再生能源技术的不断成熟和普及，微电网的建设也逐渐得到了越来越多的认可和支持。

国内外的许多城市、工业园区、新能源示范区等地都已经建设了相应的微电网系统。

例如，美国加州的洛杉矶国际机场就建设了一个以太阳能为主要能源的微电网系统，该系统充分利用了机场屋顶上的光伏电池板，并通过调度系统实现了光伏发电系统、动力系统和稳定器之间的优化匹配。

二、并离网平滑切换的控制策略在微电网的运行过程中，由于各种原因可能会出现并网或离网的情况。

并离网的平滑切换是微电网运行过程中的重要问题之一，其关键在于在电网状态从并网转变为离网或从离网转变为并网时，通过控制算法来实现电网状态的平稳切换，避免因突然改变的负荷而导致电网不稳定或者设备损坏等问题的出现。

微网中储能系统的控制与分析随着能源的高效利用和可再生能源的使用不断推广，微网作为一种新的能源系统形式，已经开始逐渐应用到生活和产业领域中。

和传统的大型电网不同，微网可以在一定范围内自主运行，同时也具备一定程度的独立性。

与此同时，储能系统的应用也越来越受到人们的关注，储能系统不仅可以提高微网系统的可靠性和供电质量，同时也可以优化系统的能源利用效率。

本篇文章主要围绕微网中的储能系统的控制与分析展开，通过探讨微网中的储能系统的控制策略和运行模式，以及储能系统的电池管理策略和电池模型建模等方面，来详细了解微网中储能系统的研究现状和未来的发展趋势。

一、微网中的储能系统控制策略和运行模式储能系统是将电能储存起来并在需要时释放出来的能源转换设备，具备一定的能量储存能力和输出能力，并且可以实现能量的积累和输出。

在微网中，储能系统的应用可以提高微网的性能，优化能源的利用效率。

储能系统的控制策略和运行模式对于微网的运行和能源管理有着至关重要的作用。

1. 控制策略微网中储能系统控制策略主要有两种，一种是基于能量的控制策略，另一种是基于功率的控制策略。

基于能量的控制策略是指通过控制储能系统的充放电状态，实现对储能系统中能量的积累和输出。

该策略通常采用电池的SOC（State of Charge）和SOH（State of Health）来控制储能系统的运行，从而避免电池的过充和过放。

基于能量的控制策略主要应用于太阳能光伏等有周期性的能源生产。

基于功率的控制策略是指通过控制储能系统的输出功率来满足微网的负荷需求和电网的电力平衡。

在微网中，负荷需求和电网电力平衡是动态变化的，因此，储能系统的输出功率也需要实时跟随变化，在不同场景下，采取不同的控制方法，如最大功率值控制、电流控制、电动势控制等。

2. 运行模式储能系统的运行模式通常有四种：负荷平衡模式、电网支持模式、备用功率模式和混合模式。

负荷平衡模式是指储能系统通过储存多余的电能或者释放储存的电能来让微网实现电力的平衡。

基于储能的交流微网运行模式无缝切换研究白超【摘要】基于储能装置的控制器添加了电压、电流补偿控制环节,提出一种微电网无缝切换控制策略以减少微电网在模式切换时的冲击.建立了基于风、光、储的微电网模型,储能装置在并网运行时采用P/Q控制,并在内环添加了微分反馈补偿控制;离网运行时采用V/F控制,在外环添加了微分前馈补偿控制,并与内环微分反馈控制共同工作,从而消除了切换过程中的冲击现象.利用PSCAD/EMTDC搭建微电网模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性,实现了微电网在并/离网运行模式的无缝切换.【期刊名称】《云南电力技术》【年(卷),期】2019(047)003【总页数】5页(P19-22,33)【关键词】储能;交流微电网;冲击;无缝切换【作者】白超【作者单位】国家电力投资集团贵州金元股份有限公司,贵阳 550081【正文语种】中文【中图分类】TM740 前言分布式发电以其成本低，能源利用效率高，污染少的特点受到广泛的关注与研究[1]。

微电网是一种集成分布式能源、换流器、储能和负荷的独立可控的系统，覆盖完整的发、配电和能源利用系统[2]。

利用微电网可以实现对分布式能源的就地消纳，充分发挥分布式能源在经济、节能与环保中的优势[3]。

一般情况下，具备储能装置的微电网可以工作在并网工作模式和离网工作模式下[4]，在并网运行状态时微电网与主网互为补充，协调运行，但在主网断开运行后微电网只能离网运行。

当交流微电网运行在离网模式时，考虑到分布式能源出力的波动性，将由储能装置为微电网系统提供稳定的电压u和频率f参考，并吸收不平衡功率以稳定整个系统[5]。

文[6]利用由超级电容器组成的能量存储系统，在并/离网瞬间通过控制连接超级电容器的逆变器吸收不平衡功率，实现了微电网的并/离网无缝切换。

文[7]对光储微电网进行建模，通过测量PCC点的电压和频率来控制储能变流器的工作模式，实现微电网的并/离网无缝切换。

文[8]提出一种软件锁相的方法，为储能变流器提供相位基准，保证了微电网在切换过程中的母线电压相位的连续、平滑性，所提方法简单、可靠。

基于混合储能的离网型双馈微电网系统控制策略研究作者：陈柳来源：《现代商贸工业》2017年第20期摘要：采取混合储能装置通过双向DC/DC变换器与直流母线相连的方式，根据储能系统自身特性，设计基于高通滤波的功率分配方案，据此设计混合储能系统的双向DC/DC变换器控制策略。

通过 Matlab/Simulik仿真验证系统满足电压幅值、频率要求，提高风能利用率。

关键词：混合储能；离网型双馈；电网；控制中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/ki.1672-3198.2017.20.0991 引言本文以海岛、岛礁等偏远地区应用分布式能源很广泛的离网型风电系统作为研究对象。

研究加入混合储能装置的离网型双馈风力发电系统的结构、能量分配方案和控制方法。

根据蓄电池和超级电容的储能特点，设计风力发电的能量分配方案；基于蓄电池用于吸收多余能量或者用于释放不足能量，超级电容用于缓解风能对负荷的冲击功率的原则，对蓄电池设计了基于双向 DC/DC 变换器的“功率外环+电流内环”的双闭环控制，达到使系统最大功率获取的目的；对超级电容设计了基于双向 DC/DC 变换器的“直流电压外环+电流内环”的双闭环控制，达到吸收高频功率，并配合定子侧变换器控制直流母线电压。

2 带有混合储能装置的离网型双馈风力发电系统离网型风电系统需为负载提供频率和幅值稳定的三相正弦电压，由于风速、风向不能保持恒定，需对该系统进行功率控制，进而保证供电、用电系统的功率平衡。

2.1 含混合储能的风电系统结构设计基于蓄电池和超级电容混合储能装置的离网型双馈风力发电系统。

用双向DC/DC电路将蓄电池和超级电容与直流母线连接，避免蓄电器直接地和直流母线相连时对蓄电池造成电流冲击，比着蓄电池直接和直流母线相连的方式，该方案蓄电池配置不受直流母线电压大小的约束，同时降低配置蓄电池容量，扩大其适用范围。

2.2 系统建模针对双向DC/DC变换器而言，将电流可以双向流动的非隔型Buck/Boost升降压型电路，功率开关管S1/S2分别于对应的二极管D1/D2组成Buck电路和Boost电路，控制切换S1/S2改变电流方向，进而控制储能装置充电、供电状态。