摘要：随着经济的发展，中国的电力发展迅速，人们对电力的要求越来越高，技术也在不断创新，与时俱进。本文主要分析了储能装置的控制策略和无缝切换技术，提出了一种结合重复控制和PID控制的储能转换器的复合控制方法。当连接非线性负载时，该方法可以有效地改善供电系统与电能质量。
关键词：多模式；在线保供电；储能装置；供电方法
引言
储能技术是指一系列相关技术，通过物理或化学方法实现电能的储存，并在需要时释放。储能技术应用于电力系统，可以改变传统的生产，运输和电力消耗必须同时完成的模式。目前，中国正在筹划和大力发展强大的智能电网，涵盖了输电-变速-匹配-使用-调整和信息平台建设的六大环节。储能技术将成为未来智能电网的重要组成部分，涉及其建设的所有主要方面。同时，储能技术在接受风能和太阳能等间歇性新能源方面也发挥着不可或缺的作用。
1多类型储能的多级协调控制策略
多型能量存储器用于抑制微电网的功率。核心问题是多型储能的协调控制策略。目前，主要的控制策略是小波分解，经验模式分解，一阶低通滤波算法和模型预测控制。小波分解可以将微电网功率分解为不同的频段，然后将其分配给超级电容器和电池进行补偿。该控制策略可以解决在线多类型储能负荷分配问题，但小波函数的选择需要分析大量的历史数据，难以实现。经验模式分解可以将微电网功率分解为不同的频率段以进行分析。然而，由于截止条件的扩大，相同的功率曲线可以在不同的要求下获得不同的分解结果。分解结果不适合控制，有时也不同，这大大增加了不同频段的功率稳定难度。
2多模式供电方法
移动储能系统的供电方法，可以实现不同接口情况下移动储能系统能够实现对重要负荷的保电运行，同时以储能当前电量和电网侧运行状态为考虑因素，对系统中的储能单元进行优化充放电控制，增加保电运行时长，提高移动储能系统的保电能力同时减少对电池的损害，提高储能的使用寿命。
储能系统供电方法可以概述为7个步骤。
步骤1：移动储能供电系统与应急供电接入的接口类型包括单个配电网下的串联型接口，并联型接口以及双配电网接口，移动储能供电系统进行模式设定：分为单配网串联型，单配网并联型，双配网型。
步骤2：若移动储能供电系统设置为单配网串联型，移动储能供电系统进入移动储能启动子程序1。
步骤3：判断系统是否启动完成，若是，则断开开关QS1，移动储能供电系统进入移动储能控制子程序1；若否，则返回步骤2。
步骤4：若移动储能供电系统设置为单配网并联型，则闭合开关QS1，移动储能供电系统进入移动储能启动子程序2。
步骤5：判断系统是否启动完成，若是，移动储能供电系统进入控制子程序2，若否，则返回步骤4。
步骤6：若移动储能供电系统设置为双配电网型，则闭合开关QS1与QS2，移动储能供电系统进入移动储能启动子程序3。
步骤7：判断系统是否启动完成，若是，移动储能供电系统进入控制子程序3；若否，则返回步骤6。
2.1储能系统工作区间划分
分别以电网电压和储能荷电状态（SOC）为x轴、y轴进行区间划分。
区域1：当电网故障，电池SOC偏低，输入侧和输出侧PCS均进行停机操作。
区域2：当电网正常、电池SOC偏低、串联模式时，输入侧PCS恒功率充电运行，输出侧PCS进行恒压恒频（VF）控制；并联或双回路时，输入侧PCS恒功率充电运行。
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区域3：当电网故障、储能系统正常工作、串联模式时，输入侧PCS停机作为输出侧PCS的备用，输出侧PCS进行VF控制；并联或双回路则输入侧PCS进行VF控制。
区域4：当电网正常、电池SOC偏高、串联模式时，输入侧PCS恒压浮充限流运行，输出侧PCS进行VF控制；并联或双回路则输入侧PCS恒压浮充限流运行。
区域5：当电网故障并且储能系统过压故障，系统停机运行，所有断路器断开。
区域6：当电网正常，储能系统过压故障，系统停机运行。
2.2控制子程序3
移动储能系统控制子程序在不同工况下的控制流程：当两配电网均正常或均故障时控制策略与所述移动储能系统控制子程序2相同；当两配网一侧能够正常工作，另一侧故障时控制策略与所述移动储能系统控制子程序1相同。
3控制策略
3.1并联模式
并联模式时只有一台PCS与并网点（PCC）相连，因此在恒功率、恒压限流或VF控制策略之间切换时，需要实现无缝切换，才能够达到不间断为负荷供电的目的。并联模式下3种策略间无缝切换，其中，uabc（ua、ub、uc的统称）和uoabc（uoa、uob、uoc的统称）分别为PCC点电网和负载电压；uref为三相电压给定值；ud、uq分别为电网电压dq轴分量的实际值；uod、uoq分别为负载电压dq轴分量的实际值；Udc和Uref分别为直流侧电压实际值和参考值。iabc（ia、ib、ic的统称）为滤波电感电流；idref、iqref分别为电感电流dq轴分量的参考值；id、iq分别为电感电流dq轴分量的实际值。P、Q分别为输入有功和无功功率计算值；Pref、Qref分别为有功和无功功率设定值。L和C为滤波电感和电容；Cdc为直流侧滤波电容；R为阻尼电阻；λ为功率因数；ω为电压电角度；f为电网频率实测值；θ为电压相位角。
3.2串联模式
串联模式由两台PCS分别与电网和负荷相连，其中恒功率、恒压限流及VF控制策略均与并联模式的控制框图类似，此处不再赘述。BMS为电池管理系统，作用为智能化管理及维护各个电池单元。串联模式下，储能装置有两台PCS投入使用，分别与电网侧和负载侧相连，当电网正常时，电网侧PCS作恒功率或恒压限流运行，负荷侧PCS作VF控制保证正常电压、频率的输出；电网故障时，电网侧PCS停机运行，由储能电池经电网侧PCS作VF控制后提供电能。
3.3双回路模式
双回路模式时由两台PCS分别为两条线路保供电，移动储能装置能够同时支撑两个配电网保电工作，同时实现对多条回路支路的保电工作。当母联开关断开时负荷侧和电网侧PCS相互独立运行，母联开关闭合时负荷侧和电网侧PCS能够互为备用，一个配电网故障情况下可以由一台PCS进行保电另一台对电池进行补电，保证系统长时间运行。
3.4离网模式下电能质量改善技术
为解决移动储能应用于电网离网运行方式时，带整流性等非线性负荷、冲击性负荷接入条件下电能质量问题，本文提出了重复控制与PID控制相结合的储能变流器复合控制方法，能够有效提升非线性负荷接入时供电系统的电能质量。
结语
本文设计的在线供电模式的移动储能装置能够实现串联、并联及双回路3种模式的保供电方案，可以针对保供电负荷的现场情况选择不同的模式。综上所述，本文的移动储能装置能够实现在线保供电，具有多种模式保供电方案，模式灵活可靠，性能好，在实际中具有较强的应用前景。
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论文作者:吴君,翁华,何勇玲
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：储能论文; 电网论文; 供电系统论文; 模式论文; 子程序论文; 系统论文; 功率论文; 《电力设备》2018年第20期论文;