微网系统中储能装置的互补优化控制策略研究

随着智能电网概念的提出，各种分布式电源和储能装置的大规模接入，使得分布式发电技术在电力系统中得到了广泛的应用。作为有效整合分布式发电技术优势的微网(microgrid)系统，不仅能够提高能源的综合利用效率,而且可作为主电网的有效互补电网，提高供电可靠性和电能质量。本项目以微网系统中电池储能、超级电容器储能、飞轮储能等多种类型的储能装置为研究对象，在储能装置的稳态和动态数学模型的基础上，研究微网系统中不同类型储能装置之间的互补控制策略、储能装置平抑可再生间歇能源功率波动的互补控制策略和储能装置支撑微网系统稳定运行的协调控制策略，并在分布式发电实验室中，建立不同类型储能装置的物理实验平台，对优化控制策略进行实验验证。为电力系统中如何积极地面对新的变革、如何克服分布式发电技术在发展过程中可能出现的技术问题提供系统化的研究成果。

作为有效整合分布式发电技术优势的微网(microgrid)系统，不仅能够提高能源的综合利用效率,而且可作为主电网的有效互补电网，提高供电可靠性和电能质量。..本项目针对微网系统中不同类型的储能装置，包括蓄电池、超级电容和电动汽车，根据其工作原理和特性进行了详细的建模与仿真。建立了储能装置的充放电控制策略，包括恒流充电、恒压充电等，为进行混合储能装置的互补控制策略奠定了理论基础。..针对微网系统中混合储能装置的不同特性，重点研究了不同类型储能装置之间的互补优化控制策略。确定了蓄电池组集中配置在直流母线侧，并网逆变设备采用三相桥式变流器模块并联型拓扑；而超级电容器组采用分散式配置，并网装置网侧采用H桥模块级联型拓扑。然后通过基于模块并联的直流变换器连接到并网装置直流母线，两者之间的功率协调分配通过储能协调控制器实现。..针对混合储能装置平抑风电的波动性问题，研究采用一阶低通滤波作为风电平抑方法，根据不同的时间尺度提出了混合储能两级协调优化控制方法，实现功率的最终分配。针对光伏/蓄电池发电系统采用共直流母线的特点，提出了直流母线的滞环能量管理系统。为防止蓄电池在工作状态与停止状态之间来回切换，设计了电压外环采用非线性函数的蓄电池充放电控制策略。..针对储能装置支撑微网系统稳定运行的安全稳定运行问题，提出了储能装置的辅助调频调压的控制方式，实现了微网系统的稳定运行。针对典型的孤立微网，设计通过中央协调控制器作为微网平衡控制的核心，实时下发平衡控制功率指令，维持微电网动态功率平衡。..在我校分布式发电实验室中，搭建了含蓄电池、超级电容的混合储能装置的实验室平台，对相关理论研究进行了实验验证。..通过本项目的研究，为微电网中混合储能装置的应用提供了理论支撑和应用基础，为下一步工程应用奠定了理论和实践基础。