孤岛电网中多储能设备SOC一致性优化策略-北极星储能网

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哈尔滨工业大学电气工程及其自动化学院、中国石油装备制造分公司的研究人员王炜信、段建东等，在2015年第23期《电工技术学报》上撰文，基于下垂控制策略的蓄电池储能量管理方案被广泛应用于孤岛电网，但在放电过程中并联蓄电池储能设备相互间将出现电荷状态(State of Charge，SOC)差异，使某些储能设备提前退出运行，显著削弱了系统稳定性。

针对上述问题，提出了一种适用于多储能设备的SOC一致性控制策略并进行优化。将SOC作为下垂控制器输入量，根据SOC实时调节储能设备的输出功率，使并联储能设备的SOC在放电过程中逐渐趋于一致;进而在孤岛电网频率偏移约束以及逆变器最大输出有功功率限制下对加速因子进行在线优化，显著减小了并联蓄电池储能设备间SOC最终差值，达到更佳的均衡效果。仿真与实验结果验证了SOC一致性优化控制策略理论分析的正确性和实现方案的有效性。

随着可再生能源构建的孤岛电网逐渐增多，针对其核心技术的研究不断深入。在孤岛电网运行中，由于可再生能源的输出功率具有间歇性与随机性特征，其安全性与可靠性较弱[1-6]。

因此，孤岛电网除发电系统外还需配置一定容量的储能环节，以协调发电与用电之间的功率平衡，维持电网稳定运行。蓄电池因其可靠性高，成本低，技术成熟，能量密度大的优点，被广泛应用于储能环节[7-10]，成为孤岛电网储能系统的首选。

国内外相关领域学者在蓄电池储能设备(Battery Energy Storage Device, BESD)的容量规划[5]、配置方式[6-8]、控制策略[9,10]等方面进行了大量研究工作并取得了一些成果。

上述研究成果主要针对储能环节总体能量规划与全系统控制，对于储能环节内分布式并联储能设备的功率负荷平衡分配与协调控制目前研究较少。为提升孤岛电网储能环节有效容量与补偿能力，将可靠性高、易于扩容、系统控制简单的无连线下垂控制策略引入到孤岛电网并联储能设备的协调控制中[11-16]。

在理想放电过程中，下垂控制应可使各并联BESD中SOC时刻处于均衡状态。但下垂控制器中功率环只对有功功率低频分量加以调节，无法精确控制各储能设备输出的瞬时功率。同时，不同BESD内蓄电池特性、硬件参数、控制器精度等不一致，也造成在放电过程中并联储能设备间出现SOC差异。

由于传统下垂控制策略并未对SOC均衡问题采取措施，导致其中部分储能设备因其SOC过低而先退出工作，电网负荷功率在剩余BESD间重新平衡，引起孤岛电网频率波动。

同时，若剩余的BESD受接口逆变器容量限制，无法足量的满足负荷功率平衡需求，孤岛电网只能甩掉部分负荷，以维持基本运行。因此，如能在下垂控制中引入具有改善多储能设备SOC一致性功能的控制环节，可以充分利用所配置的BESD容量，扩展功率平衡的时间和提升功率平衡的能力，对保证孤岛电网安全稳定运行具有重要意义。

为了实现各储能设备间协调控制，文献[15、16]通过储能环节多层通信进行下垂控制，实现并联储能设备间SOC均衡控制，使储能设备在放电过程中SOC趋于一致，但这些通信组件必然降低设备整体可靠性。

文献[17]采用无通信环节的下垂控制策略，实现并联蓄电池储能设备间SOC均衡控制。但该方案控制参数需在固定的负荷功率与蓄电池初始SOC误差下求取，因此在运行状态具有显著随机性与不确定性的孤岛电网中的适用性有所欠缺。

原标题：孤岛电网中多储能设备SOC一致性优化策略

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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