郑立国 石兴波
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摘要：随着全球经济的快速发展和工业化的不断发展，住宅和工业用电的需求持续增长。现有的大型电网是用户具有长距离传输和集中发电特性的主要供电方式。但是，建设大型电力系统是昂贵的，并且增加了控制电力系统的难度。电力系统的故障不可避免地导致巨大的经济损失和人员伤亡。不可再生能源的逐渐枯竭正在挑战传统电网和发电系统中不可再生能源的状况。本文对光伏电力混合储能系统的能量管理策略进行分析，以供参考。
关键词：光伏电力；混合储能；能量管理
引言
由于太阳能发电的性质，它具有清洁污染、无面积限制和简单的定期维护的优点。与风能和生物能等可再生能源相比，总体发展优势更明显。为了有效抑制由太阳能和负载突然变化引起的功率波动，并保持微电网系统的稳定性，将混合储能装置添加到太阳能微电网系统中，并配置了二阶低通滤波器以在系统中分配功率波动。电池和超级电容器分别吸收或发射功率波动的低频和高频分量，并结合能量存储元件的充电状态以控制每个能量存储转换器的工作状态。
1概述
在混合储能有功功率分配方面，基于小波包分解提出了混合储能功率分配策略，通过小波包分解将功率信号分解为高、中、低频三部分，并进行功率重构得到最佳分配效果；提出利用经验模态分解（EmpiricalModeDecomposition,EMD）实现有功功率的分配，但EMD分解过程中噪声较大，容易产生模态混叠现象；集合经验模态分解（EnsembleEMD,EEMD）实现有功功率的分解，借助时空滤波器得到高频和低频功率，但由于光伏功率信号具有不稳定性和非线性特征，时空滤波器滤波阶数不能精确确定，且EEMD分解同样噪声大，使得功率信号提取不准确，一种分层模型预测控制动态有功功率分配策略，得到了较好的分配效果。在光伏混合储能平滑出力波动控制策略方面，考虑多种约束条件，通过确定一阶低通滤波截止频率，得到储能系统的充/放电补偿功率，实现了较好的平滑出力波动效果；提出一种光伏最大功率跟踪工作点控制和混合储能系统协调平抑光伏并网功率波动策略；利用模型预测控制提高光伏出力预测精度来获得最佳储能参考功率，降低了平滑出力波动；利用模糊控制算法进行风电平滑出力波动，得到了较好的平滑出力波动效果。但上述文献在平滑出力波动过程中只考虑了以波动率为整体目标的单一评价指标，在降低波动率的同时，并未对有功功率波动曲线局部的光滑度作进一步分析。
2基于灰色关联分析光伏混合储能有功功率重构
由于光伏出力具有非线性和不确定的特征，采用时空滤波器构造的滤波阶次难以准确确定，可能存在功率混叠的情况，不能精确的提取光伏功率经经验模态分解后各分量的信号特征，而灰色关联分析的优势是结构简单，计算量小，能够适用于光伏有功功率等非线性信号。光伏有功功率经MEEMD分解去除伪分量后得到最终的各阶功率信号IMF分量和余波分量，利用灰色关联分析对各阶功率信号IMF分量和余波分量进行重构，得到高频和低频两部分，其中高频功率波动分量由超级电容平滑出力，低频功率波动分量由蓄电池平滑出力。考虑各分量之间的波动频率，采用灰色关联度分析各阶分量的关联度值，将关联度值相近的分量重构为高频组和低频组。
3协调控制策略
滤波是提高可再生能源并网发电的输出功率质量的常用方法。低通滤波器由于其自身的特性而带来可再生能源的功率波动，从而获得稳定的输出功率参考值，而缺失部分则由混合储能系统补充或吸收。
（2）针对混合动力储能系统配电问题的当前主流方法是利用超级电容器的快速变化特性来稳定高频功率差，并利用电池来稳定低频功率差以延长整个混合动力储能系统的寿命。当前，主要方法是规则方法和过滤方法。规则方法主要是将混合储能系统的总输出功率设置在一定范围内。在一定的功率范围内，电容器输出该功率。考虑到超级电容器的小容量，该方法将超级电容器的充电和放电功率保持在较小水平。但是，这种设计方法会使电池在不同的输出功率范围内跳跃，加剧了频繁的充电和放电情况，并缩短了整个混合储能系统的使用寿命。滤波方法是通过低通或高通滤波器将新能源发电系统的输出功率分为高频部分和低频部分。在获得超级电容器和蓄电池的输出功率参考值之后，由于总线电压是恒定的，因此，将功率参考值转换为电流参考值，然后，使用双向DC/DC转换器的电流闭环控制来获得每个组件的理想输出。该方法原理简单、效果好、适用范围广。
4光伏电力混合储能系统的能量管理策略
以直流为中心的传输系统为电池能量储存系统提供了最佳的充电保护；以交流为中心的传输系统，通过减少光伏电源到交流负载的转换级数，保护了BES系统的稳定运行，为电池组的灵活部署提供了有效的保证。因此，在以交流为中心的传输系统中，可以灵活地配置BES单元。当系统控制器未适当管理能量流时，就必须考虑安全隐患。当光伏电力系统中的总发电量超过BES系统的最大值时，系统的充电电压和电流就会超过电池系统的上限，对储能系统造成不可逆的损坏。可以在稳定传输系统内部电流的情况下，通过电源控制器使BES系统在充放电过程中，保持稳定的电流变化曲线。为了保持光伏电力系统的稳定运行，需要将电网中的电流和电压控制在Vbatmax和Ibatmax以内。
5 BES放电减载
在低辐照度条件下，光伏能量不足以满足交流负载需求。在较高的交流负载需求期间变为活动状态。电池SOC电量较低时（SOC<SOClim），电池转换器降低线路频率（f），而频率变化会导致交流负载序列断开。电池的尺寸和寿命是SOH的函数，并且取决于充电/放电速率、SOC范围、放电深度、循环次数和工作温度。系统转换效率的指标（ηconv）需要在系统选型时加以考虑，以确定从BES到交流端口的有效可用能量。
6太阳能光伏发电技术应用的发展趋势
光伏发电技术的顺利应用，离不开光伏电站的支持，光伏电站是进行光伏发电的基础设备，其直接影响着发电率和电力的有效应用。目前，太阳能发电厂大致分为分散发电厂和集中式太阳能发电厂两种。分散发电厂是指在恒定电压水平且不超过20000kW并网的单个发电厂的点存储容量，转换后的电能主要用于变电站地区的太阳能发电设备。集中式太阳能发电厂在电能传输中有很多阶段，设备也更复杂，它通常包括以下步骤：第一，通过转换设备的作用将太阳能转换为电能，第二，转换后的电能通过配电和接收设备输送到逆变器。最后，在逆变器的作用下，直流电在交流变压器箱中流动，并与网络建立连接。为了确保在传输过程中安全使用电能，有必要确保各种太阳能组件的正常运行。
结束语
本文提出了一种针对电源系统的灵活电源管理策略，可以在含有电池转换器和光伏逆变器的系统中高效地使用。该能量管理策略能够充分利用电力系统中组合架构之间的连接关系，有效缓解了电池能量存储所产生的过充电、欠充电问题，并将充放电电流控制在一个相对稳定的范围内，延长了电池的使用寿命。通过设计实验，证明了本文所提策略可以使用于多种实际应用场景，有效增强能量的转换效率，降低使用成本。
参考文献
[1]张德帅.混合储能光伏并网系统的能量管理策略[D].山东大学,2018.
[2]李培强,含分布式混合储能系统的光伏直流微网能量管理策略[J].电力系统保护与控制,2018,45(13):42-48.
[3]冯小珊.混合储能多目标组合优化配置研究[D].上海交通大学,2017.
[4]陈上豪.含混合储能系统的光伏微电网能量管理策略研究[D].江苏大学,2017.
[5]武震.分布式储能系统关键技术研究[D].天津大学,2017.