为满足能源利用可持续发展战略的需求，近些年来可再生能源发电技术得到极大关注并取得了一定的进展[1]。由于新能源的特殊性，因此这类电源的接入会给系统运行的稳定性及供电可靠性带来一定的负面影响[2-3]。在微电网运行时，常将柴油发电机、微型燃气轮机、燃料电池等输出功率稳定且容量较大可控型微电源对系统进行调节，用来维持系统电压与频率稳定。出于经济成本考虑，采用控制灵活、便捷的储能装置来平抑微电网系统功率波动目前是一项最佳选择[3-7]。通过调节储能装置功率输入输出，可以在一定程度上抑制系统功率的波动性和非预测性，实现微网稳定可靠运行。

总体工作内容主要体现在方案比选、质量控制、生产组织、关系协调、报告编写、施工配合、体系管理等7个方面。根据调研情况，一般未涉及成本费用管理、考核和薪酬管理等关键领域，属于典型的弱矩阵管理。

然而多种间歇性非可控微电源和可控型微电源的接入，对微电网的运行与控制提出巨大的挑战。如何提高微电网的供电质量和并网运行的可调度性已成为当今一项重要课题[8-12]。近些年国内外一些文献对微网的运行与控制采用下垂控制方式，但是在孤岛运行时各分布式电源功率不能得到合理分配，动态过程中容易产生较大的功率振荡、系统控制环控制参数复杂、可控微源切换过程中的功率缺额以及并网离网运行模式下平稳过渡系统稳定性问题都是有待于解决的。

本文将基于超级电容器与蓄电池的混合储能系统并联在微电网上，采用模糊滑模控制方式对混合储能装置进行控制，通过仿真验证该方法具有优越性，从而使微网得到更为精确的控制。

1 微电网系统基本原理

1.1 微电网结构

微电网由非可控型微源风力发电机(Wind)、光伏电池(PV)和可控型微源柴油发电机(DE)、微型燃气轮机(MT)、燃料电池(FC)以及混合储能装置(超级电容器与蓄电池)组成。每个微源通过变流器与母线联接并与相应的负荷并联，微电网通过PCC点与大电网连接。含混合储能系统的微电网结构如图1所示。

在每次迭代时,都采用归一化算法w←w/‖w‖,利用施密特正交化过程,使第p个特征向量与其他特征向量不相关，即

图1 含混合储能的微电网结构

1.2 微电网电源控制方式

微电网在并网运行时，将光伏电池和风力发电机作为主电源为电网和负荷供电，可控型微源柴油发电机、微型燃气轮机、燃料电池与微网断开。光伏电源与风力机均采用PQ控制方式。由于并网时非可控型微源输出功率具有波动性，从减少充放电次数和提高使用寿命的角度考虑，将超级电容器与蓄电池组成的混合储能系统，采用下垂控制方式来实现平抑微电网的功率波动，从而提高微电网并网的电能质量。

微电网在离网运行时，将可控型微源作为微网主电源，采用VF控制维持微电网电压和频率稳定，此时非可控型微源与微网断开。根据负荷需求在投切可控型微源时会产生功率波动，由于超级电容器功率因数较大，因此采用超级电容器来平抑可控微源投切过程中的功率波动，蓄电池通过充放电用来维护系统整体性能的稳定。此时储能装置采用下垂控制方式。具体的控制结构框图如图2—图4所示。

图2 PQ控制结构框图

图3 VF控制结构框图

图4 下垂控制结构

2 混合储能系统控制策略

由于超级电容器与蓄电池功能特性具有互补性，采用合理的控制方式不仅降低投资成本，更能有效提高系统的稳定性[13]。微电网在并入电网时，采用混合储能装置共同投入运行；微电网在脱离大电网或者投切负荷时，投入超级电容器进行平波，蓄电池主要用作离网时主要电源。

2.1 储能装置逆变器控制方式

锁相环PLL通过相位角将逆变器输出电压与电网电压保持同步，其目的使系统电流误差保持最低并合成的电压的校正矢量。误差电流定义如式(2)所示。

采用滑模控制可以克服参数不确定性和外部干扰。根据以往经验设计模糊控制器，采用模糊控制方式可以减轻滑模控制的抖振问题。一个闭环模糊滑动模式控制器如图6所示。该控制器可以使有功和无功功率保持恒定输出。该模糊滑模控制算法就是通过滑模控制器对误差和误差变化率进行切换，同时对切换函数和切换函数微分进行模糊化，经过模糊推理和解模糊化后，最后经过模糊控制器得到输出控制量u，并对控制对象进行控制。

图5 混合储能装置逆变器控制结构

图6 模糊滑模控制器控制结构

模糊滑模控制器输入电流参考值计算式如式(1)所示。其中Ud,Uq分别为母线有功电压和无功电压，P,Q分别为三相母线有功功率和无功功检测值。

(1)

滑模变结构控制是一种解决非线性控制问题的鲁棒控制方法，主要用于处理建模的不精确性。但变结构控制系统由于开关切换、系统故障等非理想因素的影响，使滑动模态容易产生高频抖振[14-15]。介于模糊控制和滑模控制优缺点以及相关性，本文将二者组合成模糊滑模控制器应用到混合储能装置中，其控制结构框图如图5所示。

当前上海通过分散燃煤治理、节能减排和增加天然气供应能力等手段，全市能源结构优化取得显著成效，且已到达阶段性顶峰，下一步优化难度不断加大。煤炭层面，进一步的减量化需要产业结构和电源结构的重大调整。削减分散燃煤工作已于2017年基本完成，上海煤炭消费集中在发电、钢铁、化工三大产业，煤炭消费减量要“啃硬骨头”。天然气层面，需求增长后劲疲软。居民用气已基本实现全面天然气化，新的需求增长需要在发电和交通领域开辟。可再生能源层面，可利用的资源有限且瓶颈颇多，未来大规模推广亟待重大创新技术手段突破。

(2)

母线三相dq轴电流误差e(t)以及误差的变化率de(t)如式(3)所示。其采样时间T=1 ms。

(3)

切换函数s(k)的设计见式(4)：

(4)

采用比例切换控制方法并满足滑动模态存在条件进行控制器设计，控制器设计见式(5)：

u=(α|e(t)|+βde(t))·sgn(s(t))

1.2.1 对照组。采用传统切割法切除扁桃体：使用尖刀切开上极外侧黏膜，分离扁桃体上极，沿扁桃体被膜分离，直至仅有少量组织连接扁桃体下极后使用圈套器将其完整切除。

(5)

控制变量u是根据模糊控制规则设计的。令s(t),ds(t)为模糊变量并作为模糊控制器的输入。模糊变量Δu作为模糊控制器的输出。根据模糊控制理论，模糊集设计如下所示：

供试品种为大力士苏丹草(Sorghum sudanense)作为旱区高产稳收的一年生禾本科优质牧草，其适应性强，饲用价值高，适用于调制干草、青饲和青贮等。

2016―2017年实施的湖南省1∶10 000基础地理信息数据库更新项目，按全面更新和快速更新模式［1］进行，实现了全省范围1∶10 000数据的统一，现势性大幅提高，重要要素现势性普遍达到2016年，其成果已在城市规划、环境保护与治理、地理国情普查与监测等多个领域得到应用，在生态文明制度建设中发挥了不可或缺的作用。

Δu={NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}

ds={NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB};

s={NB,NS,ZO,PS,PB};

b. 在系统投切负荷或由并网向离网状态切换过程中，采用超级电容器进行放电来迅速填补微电网功率缺额。通过调节DC/DC变流器来实现直流母线电压稳定。将PCC点断开瞬间电网的电压和频率值作为混合储能装置VF控制的参考电压和参考频率，从而减小混合储能装置的投入对微电网产生的冲击影响。

表1 电流有功误差Δid输入模糊规则

dsid*sid NLNMNSZOPSPMPLNLNBNBNBNBNMNSZONMNBNBNBNMNSZOPSNSNBNMNSNSZOPSPMZONBNMNSZOPSPMPBPSNMNSZOPSPMPMPBPMNSZOPSPMPBPBPBPLZOPSPMPBPBPBPB

表2 电流无功误差Δiq输入模糊规则

dsiq*siq NLNMNSZOPSPMPLNLPBPBPBPMPMPMPSNMPBPBPMPMPMZONBNSPBPMPMPMPSNSNBZOPBPMPSZONSNMNBPSPBPSNSNMNMNMNBPMPBZONMNMNMNBNBPLNSNMNMNMNBNBNB

2.2 储能装置DC/DC变流器控制方式

本文混合储能装置控制框图如图7所示。超级电容器和蓄电池分别采用DC/DC变流器进行控制，从而使超级电容器和蓄电池充放电以及相互切换控制更具有灵活性，而且储能装置在放电时通过对高压侧的控制，有利于保持直流母线电压的稳定。在储能容量的配置方面，微电网在并网离网运行以及相互切换过程中，储能容量只需保证微电网重要负荷正常供电即可。

图7 混合储能装置控制框图

a. 微电网并网运行时非可控型微源采用PQ控制，可控微源断开。此时蓄电池和超级电容器同时对微电网进行充放电，并根据系统波动功率的合理分配对混合储能装置变流器进行协调控制，以实现并网功率接近目标值。

近几年，一些美丽乡村规划被认为形同虚设，存在与土地利用规划不衔接、对农民意愿和习惯不够尊重、镇村干部主动谋划参与不够、大比例尺地形图无法精准落地等问题，故美丽乡村规划设计陪伴式服务这一方式的应用是解决问题的重点。各县（市）区试点村先行，并按需求分片区针对性开展，同步尝试完成片区性、特色性等不同类型的美丽乡村规划，进一步为福州市乃至福建省打造美丽乡村示范典型。同时，市、县（市）区、乡镇各级规划建设主管部门对美丽乡村规划的编制单位（设计团队）、镇村干部进一步加强培训，落实美丽乡村规划工作相关规定和政策。

3 微电网负荷投切及相互切换控制

微电网运行过程中主要经历并网、离网、负荷投切以及平滑切换几个状态，因此采用合理有效的控制方式对微电网稳定运行是至关重要的，本文具体控制策略设计如下。

由于占空比d由开关管的通断时间决定，因此通过控制开关管的通断时间即可实现能量双向传输控制。外环电流参数是由母线功率差值PH经过低通滤波器进行功率分配，并经过PI运算得到。

这就证明了满足ESCA1的最优分配方法应该将剩余资源优先分给指标Ai(s)最小即s-Ai(s)最大的部门即采用Adam(s)法.注意到指标Ai(s)与s-Ai(s)都满足Ax.7，所以时变永久性离散资源分配的最优方法是Adam(s)法.

其中模糊变量s(t),ds(t)，Δu的模糊论域为[-1，1]。模糊变量采用三角型隶属函数。根据以往经验设计有功功率无功功率控制的模糊控制规则库如表1、表2所示。

c. 微电网在离网运行时可控制微源采用VF控制策略，非可控微源断开。微电网由离网切换到并网时所产生的冲击电流，主要由微电网与电网之间的电压偏差和相角偏差综合决定的，而与频率差关系较小。因此在并网前须通过预同步控制将电压和相角调到与电网基本一致，从而减小并网合闸时产生的冲击，本文采用直接调整主电源VF控制的参考电压和参考频率的方式进行预同步控制。经过调整，微电网与配电网关系如下可进行并网:

(6)

式中：ug和u分别为电网和微电网电压幅值；un为额定电压幅值。

4 算例仿真分析

4.1 仿真模型及参数

根据图1所示的微电网结构，本文运用Matlab/Simulink 软件搭建含有混合储能系统的微电网仿真模型，其仿真模型如图8所示。

业务、价值、机制都有了，难题就在于如何让参与方对设计者有信心。解决问题的本质力量来源于领导。领导的核心是唤起业务参与方对业务的信心。

该微电网仿真模型主要参数设置如下：非可控型微源光伏系统PV容量为150 kW，风力发电系统WT容量为150 kW；可控型微源燃气轮机MT容量为40 kW，柴油机DE容量为70 kW, 燃料电池FC容量为60 kW；混合储能装置蓄电池Bat(Battery)容量为160 kW，超级电容器SC(Supercapacitor)容量为80 kW；交流母线额定电压 550 V,系统频率50 Hz。

图8 含有混合储能系统微电网仿真模型

4.2 微电网运行仿真分析

某地区微电网系统中双馈风机和光伏电池全天输出有功波动功率如图9、图10所示。微电网在并网运行时主要由非可控型微源为电网和负荷供电，采用混合储能装置来平抑微电网系统波动功率，此时混合储能装置(见图7)将开关K1断开，K2、K3闭合。混合储能装置逆变器分别采用常规控制和模糊滑模控制的风光并网功率对比曲线如图11所示，其中Pwave为风电和光伏叠加输出总功率，Pgrid-C为采用常规控制风光并网总功率，Pgrid-H为采用模糊滑模控制风光并网总功率。可以看出采用模糊滑模控制较常规控制具有较好的平滑效果。图12为微电网并网运行时混合储能装置充放电功率，实现了蓄电池平抑高频波动功率，超级电容器平抑低频波动功率，使储能单元得到合理的应用。

图9 双馈风机全天输出波动功率

图10 光伏电池全天输出功率

图11 混合储能装置采用常规和模糊滑模控制风光并网功率对比曲线

图12 超级电容器与蓄电池并网波动功率曲线

微电网在离网运行时将可控制微源作为主电源对系统提供支撑，非可控型微源断开。采用VF控制策略跟踪系统变化。图13为某地全天负荷曲线，根据该负荷曲线逐步投入可控型微源柴油机DE、微源燃气轮机MT、燃料电池FC来补充负荷功率需求。可控微源全天有功功率如图14所示。在17 h时可控制微源同时切断，微源在投入初始阶段和切断最后阶段都会对系统产生冲击，严重影响系统稳定性，因此采用功率因数较大的超级电容器来平抑此阶段系统的波动功率，此时混合储能装置(见图7)将开关K1闭合，K2、K3断开。蓄电池在(19-24-3)h处于放电状态，主要用于非重要负荷供电，其余时间段处于充电状态，在17 h时由于功率波动较大，超级电容器和蓄电池共同放电。其超级电容器与蓄电池离网波动功率曲线如图15所示，图16为含有混合储能、负荷及可控型微源的微电网在离网状态下全天的有功功率。微电网在离网状态下母线频率及电压如图17、图18所示。国网规定电网装机容量在300万kW以下的，系统频率偏差范围为±0.5 Hz，10 kV及以下三相供电电压允许偏差为标称系统电压的±10%。该控制策略下系统频率和电压均在国网规定的范围内，进一步验证了采用模糊滑模控制策略的有效性。

图13 某地全天负荷曲线

图14 可控微源全天有功功率

图15 超级电容器与蓄电池离网波动功率曲线

图16 含有混合储能可控微源离网全天有功功率

图17 离网系统母线频率

图18 离网系统母线电压

微电网模式切换是一个极其重要的过程，直接关系到系统的稳定状态。微电网运行模式切换前期，光伏电源和风力机采用PQ控制方式，在系统切换以后采用VF控制方式。微电网接入电网到脱离电网时，微电网的电压和频率均跌落后趋稳。投切过程中电压过渡比较平稳。由图19—图23可知，微电网由并网状态在第2.095 s切换到离网状态，以及在6.095 s离网状态切换到并网状态运行时，由于微电网存在功率缺额，切换瞬间母线电压和频率均发生跌落，但随后迅速回升，主要是由于混合储能中的超级电容在切换后迅速响应出力，及时填补了功率缺额。图24为超级电容器与蓄电池在系统平滑切换过程功率波动曲线。

图19 并网转孤岛母线三相电压

图20 孤岛转并网母线三相电压

图21 并网转孤岛母线频率

图22 孤岛转并网母线频率

图23 微电网系统平滑切换母线频率

图24 超级电容器与蓄电池在系统平滑切换 过程功率波动曲线

5 结论

a. 将基于超级电容器和蓄电池组合成混合储能系统应用到微电网中，克服了单一储能的缺陷，提高储能装置的使用寿命，降低了投资成本，并且更有利于提高系统的稳定性。

b. 根据以往经验为混合储能装置逆变器设计模糊滑模控制器，并将其应用到含有混合储能系统的微电网中，通过具体算例验证了该控制算法的有效性。

c. 该控制算法不仅可以实现平抑微网并网、离网以及投切负荷时的波动功率，而且能够实现系统不同模式的平滑切换。使微电源在投切过程中产生的冲击较小限制到合理范围内，从而使系统的稳定性得到提高，进一步验证该控制策略具有较强的鲁棒性。

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