福建理工大學(xué)研究者提出一種不同容量儲能系統(tǒng)的能量控制方法

　　隨著以光伏為代表的直流微源的廣泛應(yīng)用和不斷增加的直流負(fù)荷需求，直流微電網(wǎng)正在迅速發(fā)展，吸引了越來越多相關(guān)學(xué)者的關(guān)注和研究。直流微電網(wǎng)有兩種運(yùn)行模式：并網(wǎng)模式和孤島模式。孤島模式下，直流微電網(wǎng)不依賴外部電力網(wǎng)絡(luò)，它能夠通過本地可再生能源來滿足當(dāng)?shù)刎?fù)載需求，實(shí)現(xiàn)自給自足的電力供應(yīng)。同時(shí)，考慮到可再生能源的間歇性和不確定性，獨(dú)立型直流微電網(wǎng)需要設(shè)置鋰電池儲能系統(tǒng)來平穩(wěn)管理能量波動，保持系統(tǒng)功率平穩(wěn)，以及維持直流母線電壓穩(wěn)定。

　　隨著微電網(wǎng)的功率需求逐漸增加，通常需要將多個(gè)儲能單元(ESU)連接到直流母線上，從而形成一個(gè)分布式儲能系統(tǒng)。這種配置可有效增加儲能容量和功率輸出，以應(yīng)對更高的電能需求，同時(shí)提高微電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。儲能設(shè)備的老化、充放電速率差異、溫度不均和制造差異會導(dǎo)致儲能系統(tǒng)出現(xiàn)荷電狀態(tài)(SOC)不一致現(xiàn)象，而荷電狀態(tài)不一致會導(dǎo)致部分儲能單元過充和過放，造成能量損失，大大降低其使用壽命，因此使用合理的荷電狀態(tài)均衡控制策略消除儲能單元之間的不一致性對于改善儲能系統(tǒng)性能具有重要意義。

　　針對固定調(diào)節(jié)因子多儲能單元荷電狀態(tài)均衡控制策略存在的均衡速度和輸出功率之間的固有矛盾，福建理工大學(xué)電子電氣與物理學(xué)院、智能電網(wǎng)仿真分析與綜合控制福建省高校工程研究中心的鄢仁武、姜雪兒，提出一種變調(diào)節(jié)因子的不同容量儲能系統(tǒng)能量控制策略。

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

　　研究者在分析固定調(diào)節(jié)因子荷電狀態(tài)均衡策略后，提出變調(diào)節(jié)因子的荷電狀態(tài)均衡策略，以提高系統(tǒng)的整體收斂速度;同時(shí)，引入容量因子，使各個(gè)模塊的輸出功率趨于容量比。此外，采用相鄰?fù)ㄐ欧绞絹韺?shí)現(xiàn)分布式儲能系統(tǒng)的能量管理，運(yùn)用動態(tài)一致性算法來估計(jì)全局平均值信息，以降低通信負(fù)擔(dān)和成本，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性;考慮到通信故障，提出故障時(shí)的荷電狀態(tài)控制策略，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。最后，以三組儲能單元為對象，對所提均衡策略進(jìn)行仿真研究。

　　他們指出，以改變下垂系數(shù)為基礎(chǔ)，通過前期控制因子調(diào)節(jié)系統(tǒng)最大輸出功率，后期加速因子放大均衡后期荷電狀態(tài)的差值，能夠達(dá)到加快荷電狀態(tài)均衡的目的。另外，引入容量權(quán)重因子，合理分配不同容量儲能單元的功率，使其趨于容量比，旨在有效彌補(bǔ)各儲能單元間的容量差異，有助于確保各個(gè)儲能單元在充電和放電過程中的合理參與，提高系統(tǒng)的整體效能和使用壽命。

　　研究者表示，利用動態(tài)一致性算法估計(jì)全局平均值，能夠提高系統(tǒng)的效率、響應(yīng)速度和可靠性，此外還考慮了通信故障，制定了相應(yīng)控制策略，使失去通信的儲能單元也能穩(wěn)定地進(jìn)行充放電，保證系統(tǒng)有效運(yùn)行。

　　本工作成果發(fā)表在2024年第2期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“變調(diào)節(jié)因子的不同容量鋰電池儲能系統(tǒng)能量控制策略”，作者為鄢仁武、姜雪兒。本課題得到國家自然科學(xué)基金的支持。

　　來源：電氣新科技