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摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，微电网建设越来越多。混合储能系统能够较好应对微电网系统中能源分布的随机性和不可控制性，因而能够更好地保证复杂的微电网稳定且持续地运行。为进一步优化混合储能系统，从节约能源和节约经济的角度来看，仍需要对微电网中混合储能系统的容量进行进一步的优化配置，从而达到更佳的效果。
关键词：微电网；混合储能系统；容量优化配置
引言
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。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。
1光伏微电网系统结构
太阳能的输出在不同程度上受各种因素（如光）的影响。为了解决由负载波动引起的功率不平衡和低频质量问题，我们可以安装适合整个太阳能系统的储能系统。如果系统由单个储能元件组成，则当将太阳能微电网系统的储能系统连接到电网时，很少会出现一系列问题。在构建混合储能系统的过程中，为了获得更好的效果，本章选择了电池和超级电容器的数学模型，最后，实现了混合储能系统的构建。例如，太阳能发电系统、混合能源存储系统等。所有组件均起作用。根据电压水平的实际要求，合理使用升压转换器可以顺利连接直流母线和太阳能电池。
2容量优化配置应考虑因素
（1）经济因素。不同种类储能系统的性能具有明显差别，且经济性也具有很大不同，因此在进行混合储能系统的容量配置时，不仅要考虑各储能系统的性能问题，也应考虑不同储能系统的经济性问题。其中，铅酸蓄电池的功率成本约为4000～1万元/kW，能量成本为1500～2500/kWh；锂电子电池的功率成本为8400～28000/kW，能量成本为2500～3000/kWh；全钒液流电池的功率成本为9000～15000元/kW，能量成本为2200～3700元/kWh；钠硫电池的功率成本为1万～2万元/kW，能量成本为3300元/kWh；镍氢电池的功率成本为5万元/kW，能量成本为3300元/kWh；超级电容的功率成本为1000～2000/kW，能量成本为40万～100万元/kWh；超导储能的功率成本为1500～3500元/kW，能量成本为550万～600万元/kWh；飞轮储能的功率成本为1000～4200元/kW，能量成本为42万～70万元/kWh。由此可见，储能系统的功率成本和能量成本之间有显著差异，因此在组合选择的过程中，容量配置的经济性问题是需要考虑的主要问题之一。（2）兼顾可靠性与经济性的容量配置优化。在整个微电网的运行过程中，其运行目标是制定微电网运行策略的前提条件，而在制定了微电网运行策略的时候，要同时考虑到储能系统额定容量和功率（这决定了储能系统的购置成本）以及储能系统的充放电计划（这决定了储能系统的损耗成本）。具体而言，（1）计算储能容量和功率可行域，制定可靠容量规划方法；（2）结合先前规划，做好包括储能购置成本和储能损耗成本在内的成本规划，形成各类方案的预算；（3）根据混合型储能系统的运行周期，计算储能寿命成本，进而推广到计算微电网的运行成本，以推测容量和功率是否超限。如果没有超限，将容量功率值叠加，再重新计算储能容量和功率初始值，以此循环往复，直至容量和功率超限。统合微电网运行成本、寿命成本、损耗成本等一系列成本状况，最后推测出混合储能系统的额定容量和功率，以便最终制定出最切合实际的混合配置方案。
3储能系统单元出力结果
微电网储能系统包含燃料电池和储能电池，铅酸电池的储能成本较低、可靠性好、效率较高，目前是交通运输、通信、电力等方向较为成熟的电源技术之一。但是铅酸电池的循环寿命短（50~100个周期）、能量密度低，故本文采用使用寿命更长的锂电池与铅酸电池配合使用，共同构成储能电池系统。储能系统的运行成本其平抑能力之间存在一定的矛盾关系，在储能系统运行成本最低点时无法保证剩余电量平衡至最优，需要在2个存在矛盾的目标之间寻求折中解。作为偏差来源主体，售电公司和风电商利用微电网储能系统对偏差电量进行平抑的费用明显低于偏差考核费用，反映到即平抑后自身整体利润的增加；微电网运营商通过收取平抑费用，在计及储能系统运行成本、电池单元充放电等成本的基础上，仍能获取盈利，实现各个主体互利共赢的目标。
4满足并网功率的质量和混合储能能量分配的策略
（1）分销管理。分配是系统中的功率平衡，用于稳定DC总线电压，实时感测负载和太阳能电池的输出功率以及计算混合储能设备的功率参考值。它根据电池和超级电容器的性能分配储能设备吸收或消耗的功率，并根据储能元件的SOC确定储能设备的工作模式，以优化系统的工作状态并延长储能设备的寿命。（2）每个接口转换器的控制策略。①混合储能双向DC/DC转换器控制策略。混合储能装置根据配电命令输出指定的功率或电流，并且通常以恒定电流充电或恒定电流放电模式运行。调制波通过10kHz三角载波比较器后，会产生PWM触发脉冲。同时，它通过逻辑判断来检测储能装置的SOC并控制转换器的开关管，以防止过度充电和过度放电。②太阳能升压转换器的控制策略。为了充分利用太阳能，升压转换器通常以MPPT模式工作。当系统以孤岛模式运行时，太阳能输出功率大于负载功率。当储能装置达到储能上限时，逆变器切换为恒压模式并结合SOC值，以降低功率并防止储能装置过度充电。③DC/AC转换器控制策略。直流侧发电机组通过三相电压源逆变器将直流电转换为交流电，连接到大型电网，并为交流电负载提供能量。在并网模式下，交流侧的PCC点是关闭的，大电网保持了微电网的功率平衡以及电压和频率的稳定性。此时，逆变器采用PQ控制方法，并可以根据系统能量管理命令输出恒定功率。PQ控制方法基于DQ旋转坐标系中的双环控制方法。外部环路是允许逆变器输出跟踪参考功率的功率控制环路，而内部环路是可以生成正确参考电压的电流控制环路。最后，SVPWM技术用于生成脉宽调制信号，以控制逆变器开关管。在孤岛模式下，将交流侧的PCC点分开，并将逆变器控制模式切换到V/F控制模式，以确保系统电压和频率的稳定性以及有功和无功功率的平衡。V/F控制采用电压和电流双环控制模式。外环是一个电压环，它控制参考电压drefu和qrefu的幅度。内部环路是控制电感器电流的电流环路。频率由锁相环控制，因此，系统频率达到国家频率标准50Hz。最后，SVPWM用于生成控制信号。
结语
综上所述，对微电网和超级电容器的输出功率做出建模，为了能让一次投资成本最小，保证微电网供电经济性，搭建混合型储能系统已是弥补单一类型储能系统不足的必要手段，处于对其运行和损耗成本的考量，综合各个方面进行相关优化配置已是势在必行。在保证混合型储能系统高效运转的前提之下，经济因素也是容量优化配置需要重点关注的方面。
参考文献：
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