《装备维修技术》2021年第10期
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冯 兴1 杨 明2
（1.中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司，贵州 德江 565200；2.贵州大学材料与冶金学院，贵州 玉屏 550025） 引言
光伏等分布式可再生能源是解决能源危机和环境问题的可行方法。可再生能源具有不确定性和随机性，为了减弱其并网给电网造成的影响，设计时应根据光伏装机容量配备相应的储能装置，但大容量的储能装置成本较高。因此，利用源-储-荷协同运行降低可再生能源对储能装置的依赖，并根据系统现有结构制定合理的协调控制策略具有重要意义。 1光伏微电网系统结构
太阳能的输出在不同程度上受各种因素（如光）的影响。为了解决由负载波动引起的功率不平衡和低频质量问题，我们可以安装适合整个太阳能系统的储能系统。如果系统由单个储能元件组成，则当将太阳能微电网系统的储能系统连接到电网时，很少会出现一系列问题。在构建混合储能系统的过程中，为了获得更好的效果，本章选择了电池和超级电容器的数学模型，最后，实现了混合储能系统的构建。例如，太阳能发电系统、混合能源存储系统等。所有组件均起作用。根据电压水平的实际要求，合理使用升压转换器可以顺利连接直流母线和太阳能电池。在混合储能系统中，双向DC/DC 转换器用于控制储能元件的充电和放电，因此，系统可以在各种状态下平稳运行，并满足系统运行的基本要求。 2基础理论 微电网被定义为小规模的可控配电系统，具有自主（孤岛）运行或与主电网互联的重要优势。微电网通常由分布式能源（Distributed Energy Re ⁃sources，DERs）、储能系统（Energy Storage Sys ⁃tems，ESSs）和可控负载组成。微电网的控制通常分为三个层次。一级控制和二级控制分别考虑下垂控制和协调方法；三级控制级代表微电网的最高控制级，它负责管理其功率流，以保持系统的经济最优运行。因此，微电网调度也属于三级控制应用的范畴，因为它的作用是协调微电网的所有组成部分，使系统的稳定性和可靠性保持在较高水平，同时确保最低的运行成本。 3含混合储能的光伏微电网系统协调控制策略
3.1电池储能装置 电池储能装置一般由蓄电池组和超级电容组成，蓄电池组大多采用铅酸蓄电池。蓄
电池组适用于大容量、低充放电倍率、少深度循环次数的充放电循环；超级电容适用于小容量、高充放电倍率、多深度循环次数的充放电循环。在电池储能装置中，铅酸蓄电池和超级电容的荷电状态是储能充放电速率的判断依据，也是整个控制系统功率分配的依据之一。目前，铅酸蓄电池的荷电状态估计常用安时计量算法和卡尔曼滤波法。安时计量算法的优点是简单易测，缺点是误差累积，对荷电状态初始值要求高。卡尔曼滤波法计算准确，但模型相对复杂，计算量大。 3.2单一并网条件下的策略 混合储能系统的控制目标是改善从微电网到大型电网的电能质量，并稳定可再生能源引起的电能波动。充分利用所分析的储能组件的属性并合理分配它们。受抑制的功率提高了储能系统的性能，并延长了使用寿命。考虑到上述问题，当前的控制策略如下。（1）滤波是提高可再生能源并网发电的输出功率质量的常用方法。低通滤波器由于其自身的特性而带来可再生能源的功率波动，从而获得稳定的输出功率参考值，而缺失部分则由混合储能系统补充或吸收。（2）针对混合动力储能系统配电问题的当前主流方法是利用超级电容器的快速变化特性来稳定高频功率差，并利用电池来稳定低频功率差以延长整个混合动力储能系统的寿命。当前，主要方法是规则方法和过滤方法。规则方法主要是将混合储能系统的总输出功率设置在一定范围内。在一定的功率范围内，电容器输出该功率。考虑到超级电容器的小容量，该方法将超级电容器的充电和放电功率保持在较小水平。但是，这种设计方法会使电池在不同的输出功率范围内跳跃，加剧了频繁的充电和放电情况，并缩短了整个混合储能系统的使用寿命。滤波方法是通过低通或高通滤波器将新能源发电系统的输出功率分为高频部分和低频部分。在获得超级电容器和蓄电池的输出功率参考值之后，由于总线电压是恒定的，因此，将功率参考值转换为电
流参考值，然后，使用双向DC/DC 转换器的电流闭环控制来获得每个组件的理想输出。该方法原理简单、效果好、适用范围广。 3.3光伏平抑波动模式
目前，针对光伏发电的随机性，处理方法主要有：利用低通滤波器将光伏发电的原始功率简单分成低频和高频部分，通过调节低通滤波环节的时间常数降低铅酸蓄电池组的充放电频率；通过小波变换包将光伏发电的原始功率分成低频和高频部分，并将小波包分解后第一个频段的功率作为平抑波动的目标，剩下低频部分由蓄电池组处理，高频由超级电容处理。综合考虑后，文中选择小波包分解将光伏发电的原始功率分解为2个部分，低频能量型部分由储气备用和铅酸蓄电池组平抑，高频功率型部分由空调虚拟储能的可用功率和超级电容平抑。采用db1小波对光伏发电原始功率进行3层小波包分解，重构分解信号得到8个频段的功率
分量。第1，3，4个频段包含原始光伏功率曲线的大部分能量且满足光伏并网条件，将这3个频段的功率分量作为平抑模式的目标功率Pgoal。第2个频段的功率满足储气备用调节周期要求，将此作为储气备用功率调节的参考指令Plrf。剩余需要平抑的功率作为空调虚拟储能可用功率的参考指令Pacf。
3.4 DC/AC 转换器控制策略
放置在直流侧的发电机通过三相电压源ups 将直流转换为交流电源，该ups 连接到大型电网，为空调负荷提供电力。在并网模式下，交流侧的pcc 点关闭，大型电网保持微网功率比和电压频率稳定性。
当前ups 采用PQ 控制方法，可根据系统电源管理指令提
供恒功率。PQ 控制方法基于DQ 旋转坐标系中的双环控制方法。外回路是功率控制回路，使ups 输出能够跟踪基准功率，而内回路是当前控制回路，可以生成正确的基准电压。最后，采用SVPWM 技术生成脉宽调制信号，控制换流管。在隔离岛模式下，交流侧的pcc 点分开，ups 控制模式切换到V/F 控制模式，以保证系统电压和频率的稳定性以及有源和无功平衡。V/F 控制采用电压电流双环控制模式。外回路是一个电压回路，用于控制drefu 和qrefu 参考电压的范围。内回路是控制感应电流的目前回路。频率由锁相环控制，使系统频率达到国家频率标准50Hz。最后，SVPWM 用于生成控制信号。
结束语
比较传统的并联/离线低通滤波器方法和各工况仿真结果，可以看出混合储能中使用的二阶配电低通滤波器控制方法可以更有效地分离低频分量，结合电源存储单元SOC 限制管理控制其运行状态，迅速消除光伏和负载引起的功率波动，利用电池和超级电容器的各自优势，避免电源存储过载，延长使用寿命。 光伏电池可根据储能状态采用不同的控制方法，通过独立、统一的协调控制实现光伏、储能和充电之间的能量平衡，保持系统的安全稳定运行。
参考文献
[1]刘梦超，王生铁，温素芳.光储微电网并离网平滑切换控制策略研究[J].可再生能源,2020,38(12):1633-1639.
[2]于博涛.某厂区微电网系统设计与研究[J].山西建筑,2020,46(23):197-198.
