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隨著分布式發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，光伏、風(fēng)機等可再生能源（Renewable Energy Sources, RES）越來越多地接入到大電網(wǎng)中，使分布式電源裝機容量不斷提高。為協(xié)調(diào)多種類的分布式能源高效利用，通常將其整合成區(qū)域配電網(wǎng)絡(luò)——微電網(wǎng)的形式?？紤]到RES功率輸出的波動性、間歇性等特性，為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運行，通常需配置相關(guān)容量的儲能系統(tǒng)（Energy Storage Systems, ESS）。

微電網(wǎng)可運行在并網(wǎng)模式，參與大電網(wǎng)的頻率/電壓調(diào)節(jié)、功率分配以及削峰填谷等。在電網(wǎng)出現(xiàn)故障孤島運行時，接收監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的指令，實現(xiàn)各發(fā)電單元與負(fù)載、儲能單元之間能量的優(yōu)化調(diào)度和微電網(wǎng)經(jīng)濟運行，此時的微電網(wǎng)獨立提供電壓支撐以及維持頻率的穩(wěn)定。

針對孤島微電網(wǎng)，其控制目標(biāo)是實現(xiàn)分布式電源（Distributed Generations, DGs）之間的能量平衡以及頻率電壓穩(wěn)定，同時需考慮RES功率波動和儲能荷電狀態(tài)（State of Charge, SOC）的變化。文獻[10,11]研究了在光/儲孤島微電網(wǎng)中，采用頻率信號實現(xiàn)功率控制，文獻[12]采用模糊算法，并結(jié)合SOC水平研究并網(wǎng)控制策略，上述方法均僅適用于單個儲能系統(tǒng)。

文獻[13]采用改進的下垂方法，實現(xiàn)光伏（Photovoltaic, PV）和儲能的自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制。進一步，研究了由光/儲并聯(lián)組成的混合系統(tǒng)的能量管理策略。然而，這些方法并未討論多組儲能系統(tǒng)時的SOC均衡問題。

因此，為了實現(xiàn)微電網(wǎng)即插即用、易于擴容的性能，需綜合考慮分布式電源的功率條件和ESS的存儲容量。文獻[15]提出最大功率跟蹤（Maximum Power Point Tracking, MPPT）和儲能結(jié)合的V-f與P-Q協(xié)調(diào)控制策略，考慮了光伏最大功率和SOC荷電狀態(tài)，該控制算法適用于ESS匯入光伏系統(tǒng)的直流輸出端，同時需要額外的控制方案來協(xié)調(diào)在交流母線上與其他分布式電源的能量交互。

交流孤島微電網(wǎng)中多采用基于P-f下垂控制的SOC平衡方案，文獻[21]根據(jù)不同的運行條件，設(shè)計了多模式運行控制方法，無通信線情況下協(xié)調(diào)RES和ESS實現(xiàn)自主平滑過渡，但在切換過程中會導(dǎo)致頻率的較大偏差。對此，文獻[22]通過引入SOC平衡因子，使得不同容量ESS在充放電過程中實現(xiàn)平衡，同時維持交流母線頻率的穩(wěn)定。文獻[23]在所提出的控制策略中，結(jié)合考慮了需求側(cè)響應(yīng)和儲能系統(tǒng)的靈活參與，并通過兩級迭代消除對彈性需求的約束，但該算法控制復(fù)雜、運算量大，同時需附加通信鏈路。

本文研究微電網(wǎng)中RES/ESS多電源并聯(lián)時的協(xié)調(diào)控制策略。首先設(shè)計一種考慮SOC均衡的改進下垂控制，調(diào)節(jié)儲能系統(tǒng)間SOC平衡；然后結(jié)合光伏輸出功率及蓄電池荷電狀態(tài)變化，提出多模式切換控制方法。這些控制能夠?qū)崿F(xiàn)DGs間的功率主動分配以及靈活的模式轉(zhuǎn)換，同時根據(jù)分布式電源運行狀態(tài)，提出能量管理控制策略流程，自主實現(xiàn)分布式微電網(wǎng)穩(wěn)定運行的目標(biāo)。最后，通過Matlab/ Simulink搭建了含光伏、儲能和負(fù)荷的混合微電網(wǎng)模型，驗證所提算法的控制效果并進行特性分析。

圖9 仿真系統(tǒng)原理

結(jié)論

本文提出一種考慮SOC自均衡的混合微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制策略，為此設(shè)計了分布式電源多模式切換控制及能量管理流程。在光伏、儲能系統(tǒng)放電階段，考慮避免ESS單元不均衡放電，提出分布式儲能系統(tǒng)動態(tài)下垂控制方法，提高不同蓄電池組間輸出功率的均衡度。

仿真實驗表明，在采用所述控制策略后，具有不同SOC初始值的儲能系統(tǒng)能自適應(yīng)調(diào)整輸出功率，進而促進SOC趨于一致。同時，考慮光伏輸出功率波動、儲能系統(tǒng)SOC荷電狀態(tài)以及負(fù)載側(cè)功率需求的變化，設(shè)計多模式自主切換算法控制流程，并在Matlab/Simulink模型中模擬仿真了多種運行場景。

結(jié)果表明，所提出的控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)分布式微電網(wǎng)的能量管理、功率的合理分配及系統(tǒng)穩(wěn)定運行，從而驗證了所提控制策略的可行性和有效性。