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可再生能源的應(yīng)用和分布式發(fā)電技術(shù)的興起提供了微電網(wǎng)誕生的契機，自微電網(wǎng)誕生以來，國內(nèi)外學(xué)者在此領(lǐng)域已取得顯著的研究成果。直流微電網(wǎng)無需考慮頻率、相位和無功等因素，控制簡單，已成為當前研究熱點之一。

直流微電網(wǎng)分為聯(lián)網(wǎng)和獨立兩種類型。聯(lián)網(wǎng)型直流微電網(wǎng)與交流電網(wǎng)連接，相互支撐，互為備用。獨立型直流微電網(wǎng)通常脫離交流電網(wǎng)獨立運行，由微電網(wǎng)儲能單元維持內(nèi)部功率平衡，提高可再生能源的利用率，適合海島和邊遠地區(qū)供電。

直流微電網(wǎng)分布式微源具有間歇性和不確定性的特點，因此需要儲能單元快速響應(yīng)分布式微源功率變化，平抑微電網(wǎng)功率波動，降低母線電壓波動。研究儲能單元控制策略已成為直流微電網(wǎng)研究的重點與熱點之一，其控制策略的優(yōu)劣對于直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。

圖1 光儲直流微電網(wǎng)

直流微電網(wǎng)儲能控制策略的研究主要集中在比例積分（Proportional Integral, PI）控制和模型預(yù)測控制。

基于比例積分控制的儲能單元控制策略在直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制中有著積極的作用，但比例積分控制動態(tài)調(diào)節(jié)時間較長，控制器參數(shù)設(shè)計困難。

模型預(yù)測控制（Model Predictive Control, MPC）是一種非線性最優(yōu)控制方法，具有控制效果好、魯棒性強等特點。但模型預(yù)測控制需要遍歷電力電子變換器可能出現(xiàn)的所有工作狀態(tài)，根據(jù)尋優(yōu)約束尋找最優(yōu)的控制矢量，因此被稱為有限控制集模型預(yù)測控制（Finite Control Set Model Predictive Control，F(xiàn)CS-MPC）。該策略通過預(yù)測模型和滾動優(yōu)化尋優(yōu)求解，在線計算量大，且開關(guān)頻率不固定，不利于提高儲能響應(yīng)速度。

鑒于目前5G通信技術(shù)的應(yīng)用已實現(xiàn)了微電網(wǎng)高速可靠的數(shù)據(jù)傳輸，西安理工大學(xué)電氣工程學(xué)院、電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國家重點實驗室（清華大學(xué)）的研究人員張偉亮，張輝，支娜，王韓偉，曾成，在2022年第9期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文，針對直流微電網(wǎng)儲能變換器，提出一種基于節(jié)點源荷差分電流的控制策略。

圖2節(jié)點差分電流的儲能變換器控制流程

研究人員通過計算直流微電網(wǎng)源荷功率差額，確定儲能交互功率，并計算儲能調(diào)節(jié)電流，進而調(diào)節(jié)儲能變換器占空比。他們指出，該方法無需遍歷變換器開關(guān)管的所有開關(guān)狀態(tài)，相較有限集模型預(yù)測控制，省去了遍歷儲能變換器工作狀態(tài)和尋優(yōu)求解的過程，克服了有限集模型預(yù)測控制在線計算量大、開關(guān)頻率不固定的問題，且不受儲能側(cè)電感影響，縮短了儲能變換器響應(yīng)時間，降低了在線計算量，提高了響應(yīng)速度和精度。

仿真和實驗證明，該策略在光伏或負荷受到擾動以及光伏故障等情況時，均可快速平衡直流微電網(wǎng)功率波動，降低了母線電壓和負荷電流的波動。研究人員指出，該控制策略針對等效后的儲能進行了研究，未對多個儲能間能量的協(xié)調(diào)分配進行討論，后續(xù)將進一步研究多個儲能間能量的分配與優(yōu)化。

本文編自2022年第9期《電工技術(shù)學(xué)報》，論文標題為“基于節(jié)點源荷電流差分的直流微電網(wǎng)儲能變換器控制策略”。本課題得到了國家自然科學(xué)基金面上項目和陜西省重點研發(fā)計劃資助項目的支持。