孤岛运行交流微电网中分布式储能系统改进下垂控制方法.pdf

第37卷第1期 电力系统自动化 V01．37No．1 Power 2013年1月10日 AutomationofElectric Systems Jan．10，2013 DOI：10．7500／AEPS201208277 孤岛运行交流微电网中分布式储能系统改进下垂控制方法 陆晓楠1，孙 凯1，黄立培1，肖 曦1，J．M．GUERRER02 (1．电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室，清华大学，北京市100084； 2．丹麦奥尔堡大学能源技术系，奥尔堡9220，丹麦) 摘要：微电网系统中常采用分布式储能单元作为能量缓冲环节，以提升系统供电的稳定性和可靠 性。为实现负荷功率在分布式储能单元之间的合理分配，提出了基于荷电状态(SOC)的改进下垂 控制方法。该方法采用分布式控制方式，根据各储能单元的SOC，实时调整下垂系数，使SOC较 大的储能单元提供较多的有功功率，而SOC较小的储能单元提供较少的有功功率，并采用传统下 垂控制方法对无功功率进行均等分配。建立了基于SOC的下垂控制方法小信号模型，以验证控制 系统的稳定性。同时，搭建了基于MATLAB／Simulink的仿真模型和2×2．2kW的实验样机，仿 真和实验证明了所提方法的正确性和有效性。 关键词：交流微电网；孤岛运行；储能系统；分布式控制；下垂控制；荷电状态(SOC) 0 引言 要求。文献[9]通过调整SOC，改变下垂控制系数， 进而改变负荷功率分配关系。但该方法仅限于概念 可再生能源储量丰富，清洁无污染，近年来受到 层面，未展开细节研究。文献Do]在文献[9]的基础 国内外学术界和工业界普遍关注[1屯]。微电网的提 上进行了细化探索，对直流微电网中基于储能单元 出是为实现多种可再生能源的整合，以形成小型区 SOC的改进下垂控制方法进行了分析。本文针对 域电网[3。…。微电网运行过程中，接口变换器控制 交流微电网中有功一频率、无功一电压幅值相互解耦 是重要研究内容之一[11|。可再生能源往往分布式 的下垂特性关系，对基于SOC的负荷功率分配方法 接人系统，因此，各接口变换器常呈现并联关系。各 在交流系统中的适用性进行了扩展分析，研究了该 并联变换器之间的功率均衡是微电网接口变换器控 方法在交流系统中的稳定性问题。 制的技术要点之一。根据系统的通信结构，并联变 本文基于交流微电网的分布式结构，将传统下 换器功率分配方法可按照有无通信线分为2类。通 垂控制方法应用到交流微电网分布式储能系统中。 信线的使用降低了系统冗余性，增加了系统成本，难 以适应微电网中可再生能源分布式接入的特点。为 在储能单元种类相同，且功率等级相近的情况下，结 解决微电网中并联接口变换器功率分配的问题，文 合SOC概念，对传统下垂控制方法进行改进，以实 献[8—9]提出类似同步发电机系统下垂控制的功率现根据SOC调整有功功率输出的目的，并对无功功 分配方法。该方法无需通信或只需低频通信即可实 率进行均等分配。 现功率均分，可满足微电网分布式结构的需要。 1 基于储