光储直流微电网混合储能协调控制策略研究

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光储微电网作为新能源发电的一种典型方式被广泛推广使用,混合储能系统作为微电网的核心单元,可以很好地调节系统中的不平衡功率,实现微电网稳定运行。由于微电网系统容量越来越大,常采用多组电池来满足电能存储需求,当储能变流器采用传统下垂控制时,由于线路电阻的影响,导致微电网母线电压出现偏差、电流分配精度受限及系统通信量过大等问题。因此,为了充分发挥混合储能中不同介质的特性,实现多组混合储能单元之间的协调控制,本文以光储微电网中混合储能为研究对象,提出一种基于多智能体的混合储能一致性策略,实现微电网中多组混合储能之间的协调控制,提高了系统运行的稳定性。本文所做工作如下:(1)光储直流微电网系统模型建立。首先对光储微电网系统整体结构进行设计,对其内部包含的光伏电池进行建模并分析其输出特性,接着对两种储能电池等效电路工作原理及工作特性进行分析,最后对储能变流器电路工作原理进行分析并建立其小信号模型,便于后文对储能变流器控制策略的研究。(2)基于多智能体的混合储能一致性控制策略研究。针对下垂控制造成的直流母线电压偏差较大及各储能单元输出电流分配精度不佳等问题,提出基于多智能体的一致性控制算法对混合储能单元进行二次控制,在每个储能单元中引入电压调节器和电流调节器,选择合适的一致性算法模型,电压和电流调节器通过与相邻的储能单元进行信息交流,进而得到全局电压和电流信息,实现对下垂控制造成的母线电压偏差的补偿,且能保证储能单元输出电流的一致性,结果表明,所提混合储能一致性控制策略比下垂控制策略直流母线电压偏差减小,混合储能电流也能按照下垂系数精确输出,实现了直流母线电压的稳定和储能输出电流的精确分配。(3)自适应事件触发通信策略研究。针对混合储能一致性控制中通常采用传统定周期通信方式,存在通信量过大造成的通信资源浪费、控制器更新频率过高等问题,提出一种自适应事件触发通信策略,根据系统中变量的状态误差与系统误差阈值比较进而自适应调整事件触发参数,并与传统的集中式和分布式事件触发通信方式对比,仿真结果显示,自适应事件触发通信与传统的时间触发相比,通信次数从105数量级减少到103数量级,且三种事件触发方式中,自适应事件触发通信次数比集中式和分布式事件触发分别减少了 32.9%和5.2%,比传统事件触发方式达到稳态的时间缩短了 16.4%,表明了所提事件触发通信策略具有较好控制效果。(4)算例分析与验证。为验证所提控制策略有效性,在MATLAB2017b/Simulink平台搭建包含三组混合储能单元的微电网模型,分别在正常工作情况、通讯故障情况及负荷突变情况三种不同场景下进行仿真分析,结果表明,三种工作场景下,光储微电网直流母线电压始终保持在设定值的±1.75%范围内,三组储能输出电流也能精确合理分配,与时间触发相比,采用自适应事件触发的通信策略明显降低了储能单元间的通信次数,保证光储微电网的稳定安全运行,提高了系统的控制性能。
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