电压分层控制的直流微电网及储能扩容单元功率协调控制研究.pdfVIP

电力创新

PowerInnovation

电压分层控制的直流微电网及储能扩容

单元功率协调控制研究

安徽南瑞继远电网技术有限公司赵先浩丁雨生汪新

摘要：储能单元的配合可有效抑制直流微电网中分布式电源运行的随机性和波动性，但当前通过直流母线

电压信号进行分层控制时，仍存在储能单元不协调及孤岛系统容量不足的问题。针对这一情况，提出一种

通过电压分层控制实现直流微电网及储能扩容单元功率协调控制的方法，探讨了直流微电网构成及运行机

制，对电压分层控制下的功率协调控制加以分析，并提出基于SOC分级的直流微电网协调控制策略。

关键词：电压分层控制；直流微电网；储能单元；储能扩容

力电子技术的日益成熟及分布式电源、储能单元可实现发电环节与负荷环节的相互转化，以

能和直流充电桩、直流家用电器、5G基站、实现系统不同环节之间的能量互补。根据基尔霍夫

电定律，可得到直流微电网内部功率与母线电压的关

数据中心等直流负荷的广泛应用，推动了

直流微电网的快速发展，直流微电网由分布式电源、系，同时对储能单元状态进行规定，电网放电时储

储能单元、负荷单元、多功能集成变换器等构成，能单输出功率为正，充电时储能单输出功率为负，

实现了混合储能与新能源发电的有机结合，具备供

其公式表示为：，式中：

电可靠性高、线路损耗小、清洁环保等优势。但在

直流微电网运行期间，在负荷的频繁波动下，其发C表示的是直流母线电容；Udc表示的是直流母线电

电性能易受到影响，因此需要配置储能单元来抑制压；PLoad表示的是负载环节消耗功率；PDG表示的

系统功率波动。是光伏发电环节输出功率；PESS表示的是储能环节

输出功率，放电状态时为1，充电状态时为-1；PG

1直流微电网构成及运行机制

表示的是所有发电单元的发电功率。

本文基于孤岛运行工况对直流微电网运行情况

2电压分层控制下的功率协调控制

进行分析，光伏发电系统为直流微电网内部唯一的

分布式电源，通过Boost电路与直流微电网连接。首先，在直流母线电压信号的基础上做好分层

直流微电网负载包括直流与交流两种类型，分别通控制。如图1所示，需要将直流微电网中的母线电压

过DC-DC电路与DC-AC电路与系统连接。考虑

到直流微电网运行期间，其负荷功率变化波动较大，

光伏发电出力控制难度也相对较大，因此需要配备

对应的储能装置，避免出现系统失稳等情况。储能

系统通过Boost-Buck电路与直流母线连通，在控

制系统能量的同时保证直流微电网可在孤岛运行工

况下稳定运行[1]。

系统运行过程中，依靠光伏发电环节获取能量，

即为能量提供者，而负荷环节则是能量消耗者，储图1直流微电网电压分层控制示意图

2024.1上EPEM163

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额定值Vn设置在600V，允许其波动最大值和最小