基于VSG的直流侧混合储能自适应协调控制策略

丁权，王鲁杨，陈宇宁，黄河遥，余霄骏，白洪山

（1.上海电力大学电气工程学院，上海 200090；2.国网福建省电力有限公司泉州供电公司，福建 泉州 362000）

微网通过引入虚拟同步发电机（VSG）技术，使得传统逆变器具有同步发电机的惯性和阻尼，为大规模新能源友好并网、离网提供了新的技术手段[1-2]。

储能装置是微网不可缺少的部分，可减弱微网低惯性、抗干扰性差的劣势[3]。磷酸铁锂电池（后文简称锂电池）的能量密度高，但其功率密度较小；超级电容的功率密度较高，但其能量密度较小，结合这两种储能的优势，可提高储能系统的功率响应速度。文献[4]在不同惯性和阻尼参数条件下，分析了VSG的数学模型和控制策略，提出了可再生能源功率波动和储能系统功率分配的思路，同时给出VSG的储能单元优化配置的功率、能量和动态响应时间三大指标参数；但其仅给出单一的储能配置。基于大功率电池与超级电容组合的优势，文献[5]给出混合储能系统的功率分配控制策略，但未考虑到储能设备的荷电状态，可能会导致储能设备的过充过放，减少设备的使用寿命。文献[6]给出直流侧超级电容SOC和微网系统输出协调的控制策略；但其主源是柴油发电机，只限用于以孤岛运行为主的偏远地区且并未考虑分布式发电。

通过采用独立微网拓扑结构，以分布式发电为主电源，储能系统采用锂电池和超级电容组合，在VSG为微电网系统提供的惯性基础上提升了虚拟同步机的调频速度，同时引入自适应协调系数λ，实现超级电容SOC稳态工况下恢复其指令值（充放电裕度相等），保证了储能系统的安全、稳定运行；……