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2.2 模式2(储能单元控制模式)
实际运行中,若分布式发电单元、负荷输出功率出现波动,交流电网发生故障等,都有可能导致并网变流器进入限流运行状态或者无法正常工作,失去对直流母线电压的调节能力,此时直流微电网系统将由储能单元维持母线电压恒定,其实际充放电状态由系统功率决定。根据母线电压的幅值区间可以将模式2分为模式2-1和模式2-2 2种。
当分布式发电单元输出功率较大或者负载较轻时,并网变流器输出功率限制在Pac_min(交流电网故障时Pac_min=0)。此时,系统中的功率平衡关系变为
(4)
可得,系统内出现功率剩余,直流母线电压上升至模式2-1的电压区间(从U2_H变化到U1_H)。此时,直流系统需要储能单元来吸收多余的功率。储能系统自动切换为功率下垂控制,根据电压幅值变化来调节输出功率。在模式2-1中,储能下垂控制的特性曲线表示为
(5)
式中:Pess_ref为根据系统调度或者储能SOC状态给定的充/放电功率;kess1为下垂系数,定义为
(6)
式中Pess_min表示为该储能单元的最大充电功率。
同理,模式2-2中(电压区间U1_L到U2_L),直流系统内的功率平衡关系变为
(7)
与模式2-1类似,此时,直流系统需要储能单元弥补功率缺额,储能系统转变为功率下垂控制,其特性曲线表示为
(8)
其中下垂系数kess2定义为
(9)
式中Pess_max为储能单元的最大放电功率。
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