基于多储能调节的多源直流微电网鲁棒协调控制及稳定性研究

Based on the microgrid coordinated control research background, considering multi source of DC microgrid as the research object, using sliding mode algorithm, fuzzy method and observer method, explore the energy storage together with robust control algorithm for multi-source DC microgrid control technique and realization. Research priorities include: Robust droop control strategy is designed by combining sliding mode algorithm, T-S fuzzy algorithm and disturbance observer algorithm, which can improve the power allocation accuracy for DC microgrid. The coordinated control strategy is studied for parallel operation of multi energy storage units. The interaction mechanism analysis and the coordinated operation control technology are explored to realize the mutual backup. The coordinated control of multi-source DC microgrid is an important research direction and a difficult problem in microgrid operation. Based on actual operation conditions and load disturbance, the coordinated controller design and implementation is researched the for multi-source DC microgrid with multi energy storage, which have great scientific significance for renewable energy resources development and the construction of micro grid in china.

基于微电网协调控制研究背景，以多源直流微电网为研究对象，采用滑模算法、智能模糊方法和观测器等现代控制理论方法，探索基于多储能调节和鲁棒控制算法相结合的多源直流微电网协调控制方法与实现技术。研究重点包括：不同场景下多源直流微电网数学和物理建模与仿真方法技术、基于直流母线电压设计分层协调控制方法与技术等关键内容；结合滑模算法、T-S模糊算法和干扰观测器算法等设计鲁棒下垂控制策略，提高直流微电网中分布式各电源的负荷功率分配精度；探索多储能单元并行工作的协调控制策略；分析直流微电网间的交互作用机理，探求各直流微电网相互备用协调运行控制技术。多源直流微电网协调控制问题，是微电网稳定运行的重要研究方向和难点课题，基于不同实际工况和负荷扰动等运行条件，探索面向多储能调节多源直流微电网协调控制实际需求的控制器设计和实施技术，对我国新能源的发展和微电网的建设具有重要的科学意义。

随着能源危机和环境污染日趋严重，使得传统电力系统发展模式遭遇严重的挑战，集中式大电网不仅运行成本提高，控制难度变大，也很难满足用户对用电安全可靠性和电能质量的更高要求。利用风光等自然界丰富的可再生能源进行分布式发电可以提高局部供电可靠性和一次能源利用率、减少输电损耗以及对环境的污染，是解决传统大电网供电问题的一个重要途径。但可再生能源分布式发电系统的输出常常具有间歇性和随机性特点，大量分布式电源接入常规电网后的管理与运行控制困难，特别是对传统电网有非正常孤岛、过电压等诸多不利影响。微电网概念的提出与技术发展不仅可以解决上述这些问题，其最终目的是实现分布式发电系统的灵活高效应用。而其中直流微电网可解决大规模直流分布式电源和负荷接入电网的问题，有助于可再生能源的充分利用，同时还可满足用户的能量多样化需求。. 主要研究内容包括 1）为了维持母线电压稳定和功率平衡，设计了分层协调控制策略。配合储能系统的调节，各分布式电源通过不同控制模式切换实现负荷功率自动分配并保持电压稳定。同时根据母线电压协调不同变流器的工作方式，确保不同工作模式下均有变流器控制直流母线电压， 保持系统内的有功功率平衡。2）针对多储能单元之间荷电状态均衡问题，设计功率分配和功率平衡自适应分级协调控制策略。功率分配控制中，使得储能系统能够快速实现功率平衡同时 SOC能够达到精确的均衡状态。3）考虑实际工况系统参数不确定问题，基于模糊建模设计一种新的直流独立微电网滑模下垂控制策略，确保直流微电网的安全稳定运行及提高功率分配的智能化和准确性。4）随着新能源的发展和直流微电网的经济性，微电网建设数量和规模不断增加，需要多个直流微电网互为备用为边远地区或小区供电，为此 需要深入发展研究具有交互直流微电网间的相互支撑和供电可靠性问题。设计多个直流微电网协调控制策略，不仅保证各微电网独立稳定运行，同时实现交互微电网在不同运行状态之间无缝平滑切换，并通过管理不同微电网之间的功率流动来改善母线电压质量。. 总之，考虑储能调节的直流微电网协调控制进而实现电压稳定和智能功率分配技术是改变传统大电网集成化运行模式的重要途径。因此需要通过对内部各分布式电源出力、储能、负荷以及微电网和配电网功率流动的控制，在不同运行模式下都能满足用户的供电要求，为多源直流微电网的稳定运行提供有效的控制手段。