基于混合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)功率控制策略

吳雨，潘文霞，馮蒙霜，包抒一

（河海大學(xué)可再生能源發(fā)電技術(shù)教育部工程研究中心，南京 210098）

基于混合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)功率控制策略

吳雨，潘文霞，馮蒙霜，包抒一

（河海大學(xué)可再生能源發(fā)電技術(shù)教育部工程研究中心，南京 210098）

微電網(wǎng)中間歇式微電源輸出功率較大的不確定和波動(dòng)，給微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的電能質(zhì)量和并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的功率可調(diào)度控制帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。采用單一的儲(chǔ)能系統(tǒng)平滑功率波動(dòng)，不僅無(wú)法很好解決上述兩種問(wèn)題，且不利于延長(zhǎng)儲(chǔ)能元件的壽命。文中利用超級(jí)電容的高功率密度、快速充放和蓄電池適于平抑長(zhǎng)周期功率波動(dòng)的特點(diǎn)，提出了基于超級(jí)電容和蓄電池組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)及相應(yīng)的控制策略，微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)采用超級(jí)電容平滑波動(dòng)頻率較高的功率，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)結(jié)合蓄電池平抑頻率較低的功率，通過(guò)兩者的共同作用提高了微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行的電能質(zhì)量與并網(wǎng)運(yùn)行的可調(diào)度性，同時(shí)避免了蓄電池頻繁充放電。在PSCAD/EMTDC中建立微電網(wǎng)仿真模型，驗(yàn)證了所提出的混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)及其控制策略的可行性。

微電網(wǎng)；微電源；蓄電池；超級(jí)電容；混合儲(chǔ)能；控制策略

隨著可再生能源發(fā)電技術(shù)的逐步成熟，可再生能源微電源被大量應(yīng)用到微電網(wǎng)中，滿(mǎn)足了人們對(duì)電能和環(huán)境保護(hù)的需求，然而這種間歇性微電源的接入給微電網(wǎng)的運(yùn)行與控制帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，如何提高微電網(wǎng)供電網(wǎng)質(zhì)量和并網(wǎng)運(yùn)行的可調(diào)度性成為人們極為關(guān)注的問(wèn)題。

隨著儲(chǔ)能技術(shù)的迅速發(fā)展，各種儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究日趨廣泛。

目前的儲(chǔ)能方式有蓄電池、超級(jí)電容、超導(dǎo)和飛輪儲(chǔ)能[1]等，其中蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)成熟、成本低，但充放電次數(shù)受到限制。文獻(xiàn)[2]研究利用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)改善并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)電能質(zhì)量和穩(wěn)定性，文獻(xiàn)[3]著重結(jié)合蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)解決了光伏功率波動(dòng)的問(wèn)題。相比于蓄電池，超級(jí)電容具有超長(zhǎng)壽命、高能量密度和快速充放電的優(yōu)點(diǎn)，文獻(xiàn)[4]綜述了超級(jí)電容的優(yōu)點(diǎn)及在電車(chē)、電子以及電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用。根據(jù)蓄電池和超級(jí)電容的各自特點(diǎn)，文獻(xiàn)[5]提出了基于多滯環(huán)調(diào)解控制的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，將蓄電池和超級(jí)電容組合在同一單元中，減少了蓄電池充放電次數(shù)，但蓄電池和超級(jí)電容并不能同時(shí)工作。

本文根據(jù)微電網(wǎng)運(yùn)行模式、微電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)各自特點(diǎn)，提出了基于混合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)功率控制策略，力求改善微電網(wǎng)在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)電能質(zhì)量和并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可調(diào)度性問(wèn)題，并建立PSCAD典型微電網(wǎng)模型，仿真分析說(shuō)明了本文所提出微電網(wǎng)混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)和控制策略的有效性。

1 微電網(wǎng)及微電源

微電網(wǎng)是將微電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置和控制裝置等結(jié)合起來(lái)的一個(gè)可控系統(tǒng)，同時(shí)向用戶(hù)供給電能和熱能[6]。微電網(wǎng)既可與主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，也可在主網(wǎng)故障或需要時(shí)與主網(wǎng)斷開(kāi)單獨(dú)運(yùn)行。微電網(wǎng)中微電源一般可分為非間歇性微電源（如微型燃?xì)廨啓C(jī)等）和間歇性微電源（如風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電等），微型燃?xì)廨啓C(jī)以可燃性氣體或液體為燃料，能同時(shí)產(chǎn)生熱能和電能[7-8]，其控制方法靈活可采用功率控制和恒壓恒頻控制，恒壓恒頻控制能為微電網(wǎng)在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)提供電壓和頻率的支撐[9]。風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電受天氣和自然環(huán)境較大約束，它們通常采用最大功率跟蹤控制方法[10-12]。間歇式微電源輸出功率的不確定性，降低了微電網(wǎng)供電的電能質(zhì)量和并網(wǎng)運(yùn)行的可調(diào)度性，因此往往通過(guò)加入儲(chǔ)能元件與之形成互補(bǔ)，增強(qiáng)微電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)與控制策略

2.1 超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)建模與控制策略

超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由超級(jí)電容、雙向DC/ DC和逆變器組成[13]如圖1所示。超級(jí)電容采用由等效電容串聯(lián)等效電阻組成的模型，DC/DC部分為非隔離型Buck-Boost雙向變換器（Buck/Boost bi-directional converter），DC/AC部分為電壓源逆變器。

為了實(shí)現(xiàn)低壓側(cè)超級(jí)電容器與直流高壓之間的能量雙向流動(dòng)且保持高壓側(cè)電壓恒定，因此本文DC/DC部分采用雙PI控制結(jié)構(gòu)，外環(huán)高壓側(cè)給定值Udcref與實(shí)測(cè)值Udc2的偏差經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出高壓側(cè)電流控制信號(hào)Idc，由直流變換器占空比定義和功率守恒原則得到超級(jí)電容電流參考控制信號(hào)Iscref，電流環(huán)的輸出經(jīng)PWM脈寬調(diào)制控制DC/DC變換器。為了滿(mǎn)足超級(jí)電容快速吸收和釋放電能需求，VSI部分采用功率外環(huán)加電流內(nèi)環(huán)PI控制，使調(diào)節(jié)過(guò)程更加快速平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)差控制。超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)控制框圖如圖2所示，其中Udc1為超級(jí)電容電壓，Isc超級(jí)電容實(shí)測(cè)電流，Pscref、Qscref分為超級(jí)電容輸出有功與無(wú)功參考值。

圖1 超級(jí)電容系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of super-capacitor system

圖2 超級(jí)電容控制策略Fig.2 Control strategy of super-capacitor

2.2 蓄電池建模與控制策略

考慮蓄電池在處于充放電狀態(tài)時(shí)表現(xiàn)出電阻電容特性，本文蓄電池模型采用Thevenin等效模型，比簡(jiǎn)單等效電路模型更接近真實(shí)的蓄電池電路，如圖3所示。Thevenin模型由理想電源Ub，極化內(nèi)阻Rbp，歐姆內(nèi)阻Rbs，極化電容Cbp構(gòu)成。將蓄電池通過(guò)Bi-DC/DC變換器接于直流母線，一方面可實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)，另一方面可使所需蓄電池電壓等級(jí)降低。本文采用變功率充放電方式對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電，與恒功率充放電方式相比其更符合實(shí)際工作狀態(tài)。蓄電池電壓在正常工作范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)判斷外部需要蓄電池提供電能Cb值大小來(lái)控制蓄電池充放電，當(dāng)Cb＜0時(shí)，DC/DC變換器處于Buck工作模式給蓄電池充電；當(dāng)Cb＞0時(shí)，DC/DC變換器處于Boost模式蓄電池放電，其控制策略如圖4所示。

圖3 蓄電池充放電等效電路模型Fig.3 Equivalent circuit mode of charge and discharge of battery

圖4 蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略Fig.4 Control strategy of battery energy storage system

2.3 混合儲(chǔ)能控制策略

微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)向主網(wǎng)輸出或吸收功率，主網(wǎng)期望微電網(wǎng)與其交換的功率按照微電網(wǎng)前一日預(yù)測(cè)的凈負(fù)荷曲線變化，即能實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的可調(diào)度。然而實(shí)際上由于對(duì)間歇式微電源輸出的預(yù)測(cè)誤差，因此公共連接點(diǎn)PCC（point of common coupling）凈負(fù)荷功率必會(huì)發(fā)生波動(dòng)，無(wú)法滿(mǎn)足與預(yù)測(cè)曲線變化一致，對(duì)主網(wǎng)而言波動(dòng)降低了微電網(wǎng)的可調(diào)度性。

本文提出的基于超級(jí)電容和蓄電池混合儲(chǔ)能控制策略如圖5所示，此控制力求改善微電網(wǎng)在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)電能質(zhì)量和并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的可調(diào)度性。間歇式微電源輸出功率Pb通過(guò)一階滯后濾波后得到平滑的間歇式微電源輸出的有功指令Pbp，指令功率Pbp與原Pb之間的差額ΔPsc即為超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)在電容電壓滿(mǎn)足Vscmin＜V＜Vscmax情況下向微電網(wǎng)輸出的功率，通過(guò)降低非間歇式微電源輸出瞬時(shí)有功波動(dòng)幅值和頻率來(lái)改善微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的電能質(zhì)量。微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)測(cè)得的PCC點(diǎn)凈負(fù)荷由通信設(shè)備傳輸?shù)叫铍姵貎?chǔ)能系統(tǒng)功率計(jì)算單元，判斷測(cè)得的PCC點(diǎn)凈負(fù)荷功率是否符合預(yù)測(cè)得到的PCC點(diǎn)凈負(fù)荷功率決定蓄電池的動(dòng)作，蓄電池的充放電的先決條件為Vbmin＜V＜Vbmax，通過(guò)超級(jí)電容和蓄電池的聯(lián)合作用提高微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的可調(diào)度性。圖5中Pb為微電網(wǎng)內(nèi)間歇式微電源輸出功率，Ph為非間歇式微電源輸出功率，Pl為負(fù)荷功率。

圖5 混合儲(chǔ)能控制策略Fig.5 Control strategy of hybrid energy storage

3 仿真分析

在PSCAD/EMTDC中建立典型低壓微電網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型[14-16]，對(duì)所提出的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)在微電網(wǎng)的兩種運(yùn)行模式下控制策略有效性進(jìn)行仿真分析，仿真模型中涉及到電力電子器件一律采用理想模型，且開(kāi)關(guān)頻率足夠高。微電網(wǎng)仿真模型如圖6所示，主要由3種微電源、2種儲(chǔ)能系統(tǒng)和可變負(fù)荷組成。微型燃?xì)廨啓C(jī)額定功率為30 kW、20 kvar，直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量100 kVA，光伏陣列容量20 kVA，超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝在直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)出口，線路阻抗為（0.641+j0.101）Ω/km，超級(jí)電容器電容20 F，Vscmin為200 V，Vscmax為900 V，初始電壓為625 V，兼顧靈敏度與平穩(wěn)度一階滯后濾波器的取值G=1、T=0.5，蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝在公共連接點(diǎn)處，考慮一定充放裕度蓄電池容量500 A·h，額定電壓500 V，最大工作電壓為800 V，最小工作電壓為200 V。

圖6 微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.6Structure of microgrid system

3.1 混合儲(chǔ)能對(duì)提高微電網(wǎng)孤網(wǎng)電能質(zhì)量的控制效果

微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，直驅(qū)風(fēng)機(jī)和光伏陣列采用單位功率因數(shù)控制。微型燃?xì)廨啓C(jī)采用v/f控制策略，以保證系統(tǒng)功率變化時(shí)微電源與負(fù)荷之間的功率平衡，并為系統(tǒng)提供電壓和頻率支撐。

圖7為0—6 min內(nèi)風(fēng)速曲線，第1 min時(shí)微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行，1—6 min內(nèi)考慮到光照、溫度及負(fù)荷變化較小，在此情況下認(rèn)為光伏陣列輸出功率恒定為18 kW/0 kvar和負(fù)荷恒定為60 kW，微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行功率波動(dòng)主要是由風(fēng)機(jī)輸出引起。孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)直驅(qū)風(fēng)機(jī)輸出功率如圖8所示，由圖看出風(fēng)機(jī)有功輸出波動(dòng)范圍較大，該波動(dòng)直接導(dǎo)致了微電網(wǎng)電能質(zhì)量下降如圖9（a）所示。依據(jù)采用本文所提出的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，對(duì)平滑波動(dòng)幅度較大的瞬時(shí)功率只需投入超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)即可，蓄電池處于待工作狀態(tài)。圖10（a）即為在直驅(qū)風(fēng)機(jī)輸出端口加入超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)后送入微電網(wǎng)的功率，比未加儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)的瞬時(shí)波動(dòng)降低，由圖9（b）看出微電網(wǎng)孤網(wǎng)電能質(zhì)量得到明顯提高，超級(jí)電容吸收和釋放的功率如圖10（b）所示。

3.2 混和儲(chǔ)能對(duì)提高微電網(wǎng)并網(wǎng)可調(diào)度性的控制效果

考慮0—24 h內(nèi)溫度、光照、風(fēng)速和負(fù)荷變化曲線如圖11所示，圖12為微電網(wǎng)預(yù)測(cè)PCC點(diǎn)凈負(fù)荷曲線。

圖7 風(fēng)速曲線Fig.7 Curve of wind

圖8 直驅(qū)風(fēng)機(jī)輸出的功率Fig.8 Output of PMSG

圖9 微電網(wǎng)孤網(wǎng)電壓Fig.9 Voltage of microgrid on island operation mode

圖10 風(fēng)機(jī)輸出與超級(jí)電容釋放和吸收的功率Fig.10 Power of PMSG and supercapacitor

圖110 —24 h溫度、光照、風(fēng)速和負(fù)荷曲線Fig.11 Curves of temperature，illumination，wind speed and load

圖12 微電網(wǎng)PCC點(diǎn)預(yù)測(cè)凈負(fù)荷曲線Fig.12 Forecast net load curve of PCC

仿真過(guò)程中忽略電機(jī)響應(yīng)時(shí)間和電網(wǎng)暫態(tài)過(guò)程，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)采用功率控制，輸出的額定功率為30 kW、20 kvar，直驅(qū)風(fēng)機(jī)與光伏陣列采用單位功率因數(shù)控制，其功率輸出如圖13所示。

在無(wú)任何儲(chǔ)能元件情況下，PCC點(diǎn)凈負(fù)荷隨微電源輸出和負(fù)荷變化無(wú)規(guī)律波動(dòng)，不能滿(mǎn)足主網(wǎng)的要求，嚴(yán)重降低了微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的調(diào)度性。若只在PCC點(diǎn)加入蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，而蓄電池不能進(jìn)行快速充放電的動(dòng)作，因此無(wú)法平滑掉波動(dòng)較快的有功功率，PCC凈負(fù)荷曲線無(wú)法滿(mǎn)足主網(wǎng)對(duì)微電網(wǎng)的要求，如圖14（b）所示。單加入超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)，PCC點(diǎn)凈負(fù)荷波動(dòng)率減小但仍不滿(mǎn)足主網(wǎng)對(duì)微電網(wǎng)PCC點(diǎn)凈負(fù)荷要求，如圖14（c）所示。圖14（d）為采用本文所提出的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的仿真結(jié)果圖，充分利用超級(jí)電容-蓄電池互補(bǔ)特性，使得實(shí)際PCC點(diǎn)凈負(fù)荷與預(yù)測(cè)凈負(fù)荷曲線基本吻合，達(dá)到了預(yù)期的控制目標(biāo)，有效的提高了微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的可調(diào)度性，混合儲(chǔ)能系統(tǒng)蓄電池和超級(jí)電容的充放電曲線如圖15所示。

圖13 直驅(qū)風(fēng)機(jī)、光伏陣列功率輸出Fig.13 Output of PMSG and PV

圖14 不同情況下PCC點(diǎn)凈負(fù)荷曲線Fig.14 Net load curves of PCC in different situations

圖15 超級(jí)電容和蓄電池充放電曲線Fig.15 Charge and discharge curves of supercapacitor and battery

4 結(jié)語(yǔ)

儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)維持微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的作用，本文針對(duì)微電網(wǎng)電能質(zhì)量和并網(wǎng)功率可調(diào)度問(wèn)題提出了基于超級(jí)電容和蓄電池混合儲(chǔ)能系統(tǒng)及其控制策略。文中建立了PSCAD/ EMTDC的典型微電網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型，對(duì)微電網(wǎng)在孤網(wǎng)和并網(wǎng)兩種運(yùn)行方式下的儲(chǔ)能控制策略進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果表明采用本文提出的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制策略后，微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行的電能質(zhì)量明顯提高；在可調(diào)度方面微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)混合儲(chǔ)能比單一儲(chǔ)能更有利于對(duì)PCC點(diǎn)功率的控制，增強(qiáng)了微電網(wǎng)運(yùn)行的可調(diào)度性與安全性。

[1]周林，黃勇，郭珂，等（Zhou Lin，Huang Yong，Guo Ke，et al）．微電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)研究綜述（A survey of energy storage technology for micro grid）[J]．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制（Power System Protection and Control），2011，39（7）：147-152．

[2]張步涵，曾杰，毛承雄，等（Zhang Buhan，Zeng Jie，Mao Chengxiong，et al）．電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在改善并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)電能質(zhì)量和穩(wěn)定性中的應(yīng)用（Improvement of power quality and stability of wind farms connected to power grid by battery energy storage system）[J]．電網(wǎng)技術(shù)（Power System Technology），2006，30（15）：54-58．

[3]邱培春，葛寶華，畢大強(qiáng)（Qiu Peichun，Ge Baohua，Bi Daqiang）．基于蓄電池儲(chǔ)能的光伏并網(wǎng)發(fā)電功率平抑控制研究（Battery energy storage-based power stabilizing control for grid-connected photovoltaic power generation system）[J]．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制（Power System Protection and Control），2011，39（3）：29-33．

[4]張步涵，王云玲，曾杰（Zhang Buhan，Wang Yunling，Zeng Jie）.超級(jí)電容器儲(chǔ)能技術(shù)及其應(yīng)用（Super-capacitor energy storage and its application）[J]．水電能源學(xué)（Water Resources and Power），2006，24（5）：50-52．

[5]張國(guó)駒，唐西勝，齊智平（Zhang Guoju，Tang Xisheng，Qi Zhiping）．超級(jí)電容器與蓄電池混合儲(chǔ)能系統(tǒng)在微網(wǎng)中的應(yīng)用（Application of hybrid energy storage system of super-capacitors and batteries in a microgrid）[J].電力系統(tǒng)自化（Automation of Electric Power System），2010，34（12）：85-89．

[6]魯宗相，王彩霞，閔勇，等（Lu Zongxiang，Wang Caixia，Min Yong，et al）．微電網(wǎng)研究綜述（Overview on microgrid research）[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化（Automation of Electric Power Systems），2007，31（19）：100-107．

[7]王成山，馬力，王守相（Wang Chengshan，Ma Li，Wang Shouxiang）．基于雙PWM換流器的微型燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)仿真（Simulation of a microturbine system based on double PWM Converters）[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化（Automation of Electric Power Systems），2008，32（1）：56-60．

[8]Huang Wei，Zhang Jianhua，Wu Ziping，et al．Dynamic modeling and simulation of a micro-turbine generation system in the microgrid[C]//IEEE International Conference on Sustainable Energy Technologies.Singapore，Singapore：2008．

[9]王成山，肖朝霞，王守相（Wang Chengshan，Xiao Zhaoxia，Wang Shouxiang）．微網(wǎng)綜合控制與分析（Synthetical control and analysis of microgrid）[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化（Automation of Electric Power System），2008，32（7）：98-103．

[10]楊曉萍，郭鑫（Yang Xiaoping，Guo Xin）．直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)控制（Control strategy of direct-drive permanent magnet synchronous generators wind turbine connected to grid）[J]．電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSU-EPSA），2011，23（6）：121-126．

[11]程軍照，李澍森，張騰飛（Chen Junzhao，Li Shusen，Zhang Tengfei）．多路并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的仿真與分析（Simulations and analysis on a multi-branch grid-connected photovoltaic system）[J]．電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSU-EPSA），2009，21（4）：58-62．

[12]周念成，鄧浩，王強(qiáng)剛，等（Zhou Niancheng，Deng Hao，Wang Qianggang，et al）．光伏與微型燃?xì)廨啓C(jī)混合微網(wǎng)能量管理研究（Energy management strategy of PV and micro-turbine hybrid micro-grid）[J]．電工技術(shù)學(xué)報(bào)（Journal of Electrician Technique），2012，27（1）：74-84．

[13]Li Xiao，Hu Changsheng，Liu Changjin，et al．Modeling and control of aggregated super-capacitor energy storage system for wind power generation[C]//34th Annual Confer－ence of IEEE Industrial Electronics Society.Orlando，USA：2008．

[14]黃宇淇，方賓義，孫錦楓（Huang Yuqi，F(xiàn)ang Binyi，Sun Jinfeng）．飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于微網(wǎng)的仿真研究（Simulation research on the microgrid with flywheel energy storage system）[J]．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制（Power System Protection and Control），2011，39（9）：83-87，113．

[15]牟曉春，畢大強(qiáng)，任先文（Mou Xiaochun，Bi Daqiang，Ren Xianwen）．低壓微網(wǎng)綜合控制策略設(shè)計(jì)（Study on the control strategies of low voltage microgrid）[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化（Automation of Electric Power System），2010，34（19）：91-96．

[16]王凌，李培強(qiáng)，李欣然，等（Wang Ling，Li Peiqiang，Li Xinran，et al）．微電源建模及其在微電網(wǎng)仿真中的應(yīng)用（Modeling of micro-powers and its application in microgrid simulation）[J]．電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSU-EPSA），2010，22（3）：32-38．

Power Control Strategy for Microgrid Based on Hybrid Energy Storage System

WU Yu，PAN Wen-xia，F(xiàn)ENG Meng-shuang，BAO Shu-yi
（Research Center for Renewable Energy Generation Engineering，Ministry of Education，Hohai University，Nanjing 210098，China）

The output fluctuation of intermittent micro-power in mircrogrid will bring great challenge to the control of power quality at the island operation mode and the power schedulability at the grid-connected operation mode. Using one type of energy storage system to smooth the power fluctuation is hard to perfectly solve the above problems but is not good to extend the life of energy storage device.This paper proposes a control strategy based on hybrid energy storage system consisted of super-capacitor and battery，which takes advantage of the battery to smooth long-periodic fluctuation power and the high power density，fast charge and discharge of the super-capacitor.The super-capacitor is used to smooth the high fluctuation power when the microgrid on island operation mode.By combining with the battery，the super-capacitor can be used to smooth the low fluctuation power when the microgrid on grid-connected operation mode.Therefore，the power quality on island operation mode and schedulability of the microgrid on grid-connected operation mode can be improved，and too much charge and discharge of the battery can be avoided.A simulation model of microgrid is built by PSCAD，and simulation results verify the feasibility of the proposed hybrid energy storage construct and control strategy.

microgrid；micro-power；battery；super-capacitor；hybrid energy storage；control strategy

TM73

A

1003-8930（2013）02-0109-06

吳雨（1987—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)榭稍偕茉窗l(fā)電技術(shù)。Email：rainlchina@yahoo.cn

2012-08-30；

2012-10-08

南通河海大學(xué)海洋與近海工程研究院“科技研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化引導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)”

潘文霞（1961—），女，博士，教授，博士生導(dǎo)師，從事電氣工程領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作。Email：pwxhh@yahoo.com.cn

馮蒙霜（1989—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)閮?chǔ)能技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用。Email：jessicafmsz@163.com