微电网复合储能系统控制策略研究

本文研究了复合储能系统在微电网中的应用，研究了复合储能的控制策略，将不同特性的储能装置混合使用、协调控制，解决孤岛运行下微电网暂态过程中电能质量和系统不稳定等问题，保证系统安全稳定运行，其次，建立了基于复合储能的微电网稳定性分析数学模型，并在单储能电源控制系统的基础上，结合电力系统的稳定性分析，对提出的控制策略做出评价。 主要研究内容如下： （1）对微电网的控制策略进行了简要的说明，包括单个微电源的控制和微电网的综合控制策略。孤岛运行状态下复合储能系统为主电源，其控制策略主要为V/f控制或者下垂控制，储能电源都作为系统的母线电压和频率的调节电源。根据不同储能系统的下垂特性，提出了复合储能协调控制策略，即全钒液流储能为下垂控制电源，长期稳定母线电压和频率，超级电容储能采用倒下垂控制策略，目的是要在孤岛运行下，超级电容改善系统电压和频率异常情况下的暂态过程。 （2）建立了三相全桥变流器的数学模型，推导了全钒液流储能系统下垂控制策略的传递函数，对全钒液流下垂控制进行了设计，为复合储能控制策略的研究奠定了基础，展开了全钒液流下垂控制的理论设计，并在PSCAD中对全钒液流的下垂控制策略进行了仿真验证。 （3）建立了多储能电源电力系统稳定分析模型，为微电网复合储能控制策略的稳定性进行分析评价。根据复合储能控制策略的理论研究和稳定性分析结果，在软件PSCAD里面对微电网复合储能控制策略进行了仿真验证，仿真表明，相比单一储能作为系统电压和频率的支撑电源，全钒液流和超级电容复合储能微电网能够在系统出现异常的情况下快速响应，提高了系统的暂态稳定性。 （4）在金风兆瓦级微电网实验平台上进行了一系列实验验证，为了验证复合储能下为优势互补策略，进行了包括复合储能控制策略中超级电容平抑系统暂态功率波动实验，复合储能控制策略下超级电容改善母线电压频率暂态异常实验试验和微电网切换过程复合储能起到显著效果等实验。实验结果对前面的理论分析和仿真结果做了理想的验证。