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微电网储能系统控制策略的研究

摘要：随着经济的发展，传统化石能源的大规模使用导致了自然环境的恶化，
传统化石能源的使用也是一个伴随着日益枯竭的问题。分布式能源具有灵活的位
置、环保和投资成本低的特点，可以通过大电力网提高电力的可靠性。目前，单
一储能微电网的电能质量难以提高，稳定性难以控制。基于此，本文通过将分布
式储能系统引入到微电网控制系统中，首先对储能系统结构进行设计，随后对储
能系统控制策略和算例分析，优化储能系统设计，最后通过算法的引入，达到优
化微电网控制运行的目的，解决运行过程中的削峰填谷问题，提高微电网运行效

率。

关键词：微电网；储能；控制策略

1绪论

1.1研究背景及意义

随着电网规模的不断扩大，超大型电力系统的弊端也越来越明显，同时传统
资源的短缺矛盾越来越突出。微电网具有灵活的电源位置、环保和投资成本低的
特点，可以适应分布式电源的需求。从电网的观点来看，分散能源是无法控制的
能量。为了减少分布式发电对大电力网的影响，分布式发电机的处理常常受到限
制和孤立，一定程度限制分布式能源效率的充分发挥，削弱了分布式发电的优势
性和潜在力。微电网系统能实现自身的控制、管理、保护，并将分布式发电单元、
能源储能系统、电力电子装置一体化进行能源转换，并且多负荷和监视保护装置。
由于容量和规模的限制，微电网很容易受到内部能源分布和负荷变动的影响。这
种情况在微电网的运行中尤为明显，因此微电网的输出非常多变，难以控制。储

能系统能有效地克服分布式微电网发电机和负载的功率波动。

目前，我国的微电网分布能源系统最显著的问题是：①微电网的可靠性和安
全性问题。传统的大电力网运行稳定，要求供电可靠，优化运行时必须考虑这一
点，最优化微电网的运行也关注着这个问题。在经济研究中，考虑可靠性和安全
性是微电网结构经济运行的重要特征。在电力市场的环境下，以更灵活的方法体
现着安全、稳定、经济、可靠性的特征。譬如，在微电网增加能源电池，电动汽
车等的能源储藏设备，有效地解决高峰谷充足问题，实现了经济的稳定，整个电
网正常运行。②微电网容量计算问题。基于现有技术，微电网投资运营的关键是
如何有效地定位和固定微电网容量，不仅能有效地降低能源购买成本，还能优化
能源的利用和转化。微电网中的各种电源的合理建模和算法更新都是应该解决的
问题。基于此，本文通过将分布式储能系统引入到微电网控制技术中，首先对储
能系统结构进行设计，随后对储能系统控制策略，优化储能系统设计，达到优化

微电网控制运行的目的。

1.2主要研究内容

本文研究内容结构安排如下：第一部分：对国内外储能技术研究现状进行介
绍，介绍课题的研究背景和意义，说明本课题的研究的必要性。第二部分：对于
微网电池组成的储能系统，文中分析了直流侧并联储能系统的拓扑结构，在此基
础上，提出了一种新的分布式储能结构，使各储能单元的储能系统能够进行相对
独立的控制。根据相应的超级电容器和蓄电池电路分析节能系统输出特性，提出
了储能装置充放电过程的控制策略和储能系统的能量分配控制方法，这对于确保

完成蓄电池充放电过程非常重要，同时也验证了微电网的稳定性。

2系统分析

2.1储能系统原理

直流微电网储能系统常选择电池作为系统主电源的微电源，同时将多个电池
组装入直流母线储存能量系统，选择稳定输出，选择三相变频器进行微变频，作
为系统补充能源，提高了系统的稳定性和耐久性。在整个系统中，太阳电池的微
电源通过升压电路与直流母线连接，系统的能源流从光电阵列向母线方向传输，
多个电池组经由双向直流/直流转换器并联连接到直流母线，通过电能和化学能
保证能量的双向转换。一般来说，电阻负荷占总线负荷的大部分，也可以通过逆

变器连接的交流负荷，通过微电网连接到电网。

2.2混合储能系统分析
在微电网中，也常常采用混合储能系统。混合储能系统可以与直流或交流平
行连接。在这种布局结构中，混合储能系统中的不同混合储能系统和发电单元并
联地连接到交流侧不同的直流/交流装置或直流/直流装置，混合式控制器发送两

个独立的控制信号，并与电池和超级电容连接，可分别控制电容器的充放电。

3控制策略

3.1微电网运行控制目标

为了保证在微电网的工作中注入电网的电力率的稳定，需要控制能源储能系
统，抑制可再生能源的电力变动。充分发挥微电网分布式电源的环境优势，减少

对主网络的影响，提高微电网的功率供给性能。

3.2储能系统控制策略

蓄电池的控制战略是基于稳定的混合储能系统的全部功率平滑部分。控制蓄
电池的直流/直流转换器采用本文提出的外部环路电力和内部环路电流的双闭环
路控制策略。为了保护蓄电池，控制器中的电池的充电状态判断环节评估电池的
充电状态，判断电池的充电状态是否能够抑制这部分的电