中國科學(xué)院廣州能源研究所可再生能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國科學(xué)院大學(xué)的研究人員張繼元、舒杰、寧佳、王浩，在《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文（論文標(biāo)題為“考慮SOC自均衡的光儲(chǔ)獨(dú)立微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制”），針對多分布式電源組成的混合微電網(wǎng)，考慮孤島模式下光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，對其能量管理控制策略展開研究。

首先，考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)荷電狀態(tài)SOC平衡，提出了一種改進(jìn)的動(dòng)態(tài)下垂控制策略，以提高不同儲(chǔ)能系統(tǒng)間輸出功率的均衡度，延長儲(chǔ)能單元使用壽命。其次，針對光伏輸出功率波動(dòng)以及SOC狀態(tài)變化，設(shè)計(jì)了分布式電源的多模式切換控制算法，根據(jù)場景運(yùn)行在不同的控制模式，實(shí)現(xiàn)分布式微電網(wǎng)能量管理目標(biāo)。

通過搭建Matlab/Simulink仿真模型，儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠根據(jù)SOC狀態(tài)快速分配功率，同時(shí)協(xié)調(diào)光伏系統(tǒng)維持微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，驗(yàn)證了所提控制策略的可行性和有效性。

隨著分布式發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，光伏、風(fēng)機(jī)等可再生能源（RenewableEnergySources,RES）越來越多地接入到大電網(wǎng)中，使分布式電源裝機(jī)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(dòng)性、間歇性等特性，為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，通常需配置相關(guān)容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)（EnergyStorageSystems,ESS）。

微電網(wǎng)可運(yùn)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(yùn)行時(shí)，接收監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的指令，實(shí)現(xiàn)各發(fā)電單元與負(fù)載、儲(chǔ)能單元之間能量的優(yōu)化調(diào)度和微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，此時(shí)的微電網(wǎng)獨(dú)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(shí)現(xiàn)分布式電源（DistributedGenerations,DGs）之間的能量平衡以及頻率電壓穩(wěn)定，同時(shí)需考慮RES功率波動(dòng)和儲(chǔ)能荷電狀態(tài)（StateofCharge,SOC）的變化。相關(guān)學(xué)者研究了在光/儲(chǔ)孤島微電網(wǎng)中，采用頻率信號(hào)實(shí)現(xiàn)功率控制。有的研究則采用模糊算法，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(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)。

有研究采用改進(jìn)的下垂方法，實(shí)現(xiàn)光伏（Photovoltaic,PV）和儲(chǔ)能的自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制。進(jìn)一步，研究了由光/儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)的SOC均衡問題。

因此，為了實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)即插即用、易于擴(kuò)容的性能，需綜合考慮分布式電源的功率條件和ESS的存儲(chǔ)容量。有學(xué)者提出最大功率跟蹤（MaximumPowerPointTracking,MPPT）和儲(chǔ)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(shí)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，研究者根據(jù)不同的運(yùn)行條件，設(shè)計(jì)了多模式運(yùn)行控制方法，無通信線情況下協(xié)調(diào)RES和ESS實(shí)現(xiàn)自主平滑過渡，但在切換過程中會(huì)導(dǎo)致頻率的較大偏差。對此，有學(xué)者通過引入SOC平衡因子，使得不同容量ESS在充放電過程中實(shí)現(xiàn)平衡，同時(shí)維持交流母線頻率的穩(wěn)定。其他學(xué)者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(chǔ)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(yùn)算量大，同時(shí)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(shí)的協(xié)調(diào)控制策略。首先設(shè)計(jì)一種考慮SOC均衡的改進(jìn)下垂控制，調(diào)節(jié)儲(chǔ)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(dòng)分配以及靈活的模式轉(zhuǎn)換，同時(shí)根據(jù)分布式電源運(yùn)行狀態(tài)，提出能量管理控制策略流程，自主實(shí)現(xiàn)分布式微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)。最后，通過Matlab/Simulink搭建了含光伏、儲(chǔ)能和負(fù)荷的混合微電網(wǎng)模型，驗(yàn)證所提算法的控制效果并進(jìn)行特性分析。

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(jì)了分布式電源多模式切換控制及能量管理流程。在光伏、儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)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(shí)驗(yàn)表明，在采用所述控制策略后，具有不同SOC初始值的儲(chǔ)能系統(tǒng)能自適應(yīng)調(diào)整輸出功率，進(jìn)而促進(jìn)SOC趨于一致。同時(shí)，考慮光伏輸出功率波動(dòng)、儲(chǔ)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(jì)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(yùn)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(yùn)行，從而驗(yàn)證了所提控制策略的可行性和有效性。