光柴储微网系统的储能动态能量调度策略研究.pdf

第４０卷第２０期２０１２年ｌ０月ｌ６日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶＯ１．４０Ｎｏ．２００ｃｔ．１６．２０１２光柴储微网系统的储能动态能量调度策略研究孔令志１，２，３，唐西胜，齐智平，李宁宁（１．中国科学院电工研究所，北京１００１９０；２．中国科学院研究生院，北京１００１９０；３．中国人民解放军陆军航空兵学院，北京１０１１２３）摘要：针对光柴储微网中负荷突变和光伏微源输出功率随机波动引起的系统频率波动问题，给出一种基于频率偏差的储能动态能量调度策略。根据柴油发电机频率偏差的产生机理，结合微网系统电能质量和稳定运行要求，提出三段式ＰＤ先行的储能动态调度策略，克服了基于比例一微分（ＰＤ）储能动态调度策略的不足。将该储能动态策略应用于实际的微网实验平台中，并对两种情况进行实验分析比较，以验证其对频率波动的抑制作用。实验结果表明，该改进策略确能在一定程度上改善由负荷突变和光伏波动造成的系统频率波动问题，为提高微网系统供电质量和稳定性提供了一种可行性方案。关键词：光伏微源；柴油发电机；储能；交流母线；微网系统；动态能量调度—ＳｔｕｄｙｏｎｄｙｎａｍｉｃｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐａｔｃｈｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｉｎＰＶ－ｄｉｅｓｅｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓｙｓｔｅｍＫＯＮＧＬｉｎｇ．ｚｈｉ，，，ＴＡＮＧＸｉ．ｓｈｅｎｇ，ＱＩＺｈｉ．ｐｉｎｇ，ＬＩＮｉｎｇ．ｎｉｎｇ（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｒａｄｕａｔｅＵｎｉｘ，ｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ；３．ＡｒｍｙＡｖｉｍｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥＬ．Ａ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０１１２３，Ｃｈｉｎａ）—Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｄｙｎａｍｉｃｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐａｔｃｈｓｔｒａｔｅｇｙｂａｓｅｄｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｂｉａｓｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｆｏｒｔｈｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ－－ｄｉｅｓｅｌ－ｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｍｉｃｒｏｇｒｉｄ，ｗｈｉｃｈａｉｍｓａｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｓｕｄｄｅｎｃｈａｎｇｅｏｆｌｏａｄａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｍｉｃｒｏｓｏｕｒｃｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｂｉａｓｆｏｒｍｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｄｉｅｓｅｌｇｅｎｅｒａｔｏｒａｎｄｔｈｅｄｅｍａｎｄｆｏｒｓｔｅａｄｙｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｐｏｗｅｒ——ｑｕａｌｉｔｙｏｆｍｉｃｒｏｇｒｉｄ，ａｔｈｒｅｅｓｔａｇｅｄｙｎａｍｉｃｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐａｔｃｈｓｔｒａｔｅｇｙｂａｓｅｄｏｎｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ（ＰＤ）ｐｒｅｃｅｄｉｎｇｉｓａｃｈｉｅｖｅｄ，ｗｈｉｃｈｏｖｅｒｃｏｍｅｓｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｏｆＰＤｓｔｒａｔｅｇｙ．Ｔｈｉｓｍｏｄｉｆｉｅｄｓｔｒａｔｅｇｙｉｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｅｓｔａ．ｂｌｉｓｈｅｄｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｗｏｐａｉｒＳｏｆｃｏｎｔｒａｓｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｒｅｍａｄｅｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｓｙｓｔｅｍｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈａｖｅｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｄｙｎａｍｉｃｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｃａｎｍｉｔｉｇａｔｅｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｍｉｃｒｏｓｏｕｒｃｅａｎｄｌｏａｄｓｕｄｄｅｎｃｈａｎｇｅｔｏｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ，ｔｈｕｓｉｔｉｓａｆｅａｓｉｂｌｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｉｍｐｒｏｖｉｎｇｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｍｉｃｒｏｇｒｉｄ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５０７７７０６４）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｍｉｃｒｏｓｏｕｒｃｅ；ｄｉｅｓｅｌｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ；ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｂｕｓ；ｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓｙｓｔｅｍ；ｄｙｎａｍｉｃｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐａｔｃｈ中图分类号：ＴＭ７６文献标识码：Ａ——文章编号：１６７４－３４１５（２０１２）２００００６０７０引言为了整合分布式发电的优势，协调大电网与分布式电源之间的矛盾，一些学者和行业组织提出了微￣ｊ（Ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ）的概念。微网是由各种分布式电源、储能、负荷以及监控和保护装置组成，可同时向用户提供电、供热和供冷的小型电力系统Ｌ１弓Ｊ。自治运行能力是微网的一个重要特点，然而微网中可能存基金项目：国家自然科学基金项目（５０７７７０６４）在一些间歇性微源如光伏和风机，而微燃机、柴油发电机和燃料电池这类微源具有较差的负荷跟踪能力，加之负荷变化存在着随机性，这些因素可能会对微网系统的自治运行产生不利影响，如系统的频率发生波动，严重时甚至会产生运行稳定性问题。由于储能具有双向流动和响应速度较快的特点，能有效改善微网电能质量并提高系统稳定性，对微网运行起到了重要的作用，业已成为了微网中必不可少的部分【４ｌ。微网光柴储微网系统即包含了上述两类微源，而光柴储微网系统如何通过储能的动态能孔令志，等光柴储微网系统的储能动态能量调度策略研究７．量调度达到这一目的是需要重点研究的问题。目前关于光柴储微网的储能动态调度策略较少。文献［５】主要通过负荷功率估计器得到负荷功率的估计值并将该值用于储能的能量调度，然而估计值的准确性决定于柴油发电机系统的参数、负荷特性参数以及状态估计器的参数，因此在这些参数不易获得的情况下，该策略存在局限性。此外，为了得到柴油机的某些参量，还需对原系统进行改造，无疑会增加成本。而文献【６】提出了一种基于比例．微分（ＰＤ）的储能动态调度策略，由于微分容易将高频干扰引入系统，可能会加剧系统频率的振荡，严重时会影响系统的正常运行。为此本文提出了一种基于ＰＤ先行的三段式动态调度策略，在无需对柴油发电机进行改造的前提下，实现系统能根据频率偏差动态调度储能能量，不仅能减小频率波动幅度和克服系统频率振荡的加剧，同时还确保储能的输出始终在零功率附近波动。最后，本文搭建光柴储微网实验平台，并验证了该策略的有效性。１系统结构及基本工作状态本文建立了基于交流母线的光柴储微网系统，该微网系统能具有自治运行功能，是一种适用于边疆、海岛及其他偏远地区自备供电的可行性方案，其拓扑如图１所示。微网系统中各微源、储能单元配合其他器件如断路器等，在有效的控制策略下即可实现组网运行。光柴储微网系统在自治运行模式下具有两种基本的工作状态，这两种运行状态以及相应的断路开关状态如表１所示。在光柴蓄微网系统自动模式下，当需要柴油发电机组网工作时，应首先在确保断路开关ＢＩ、Ｂ２和Ｂ４均闭合前提下，启动柴油发电机至稳定，使得柴油发电机接入交流母线，然后储能装置以电流源模式启动并接入交流母线，接着启动光伏微源，并让其以功率点跟踪（ＭＰＰＴ）方式接入交流母线，最后通过闭合Ｂ３，使负荷与柴油发电机、储能装置、光伏微源并联运行，从而实现了表１中的第一种基本工作状态，即光柴储组网自治运行状态；当柴油机需要停机维护或因特殊时段限制等原因需要停机时，应先断开Ｂ４，Ｂｌ－Ｂ３依然处于闭合状态，储能装置转换为电压源模式，而光伏微源仍以ＭＰＰＴ方式工作，此时负荷由光伏微源和储能装置共同供电，从而实现了表１中的第二种工作状态，即光储组网自治运行状态。中央监控单元柴油发电机图１微网系统拓扑结构Ｆｉｇ．１Ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓｙｓｔｅｍ表１微网系统基本运行状态Ｔａｂｌｅ１Ｂａｓｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｓｔａｔｕｓｏｆｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓｙｓｔｅｍ２微源和储能及其控制策略在光柴储组网运行状态下，柴油发电机用以支撑整个微网系统电压和频率，而储能工作在电流源模式下，并与柴油机共同分担系统的供需功率不平衡部分，光伏工作于ＭＰＰＴ模式，以获得最大输出功率。该组网运行状态下微源、储能单元及相应控制策略如下。２．１光伏微源及控制光伏微源是由光伏阵列和并网逆变器接口组成，拓扑结构如图２所示。光伏阵列是由多个光伏组件按照系统需求，经串并组合而成。通常单个的光伏组件在出厂时已经给出关键电气参数以及测试条件，包括额定峰值功率ＰＤ。额定最大功率点电压、额定最大功率点电流，ｍ、开路电压、短路电流，ｓ。、标准光强ｆ以及标准测试温度。ｆｏ用户可根据这些参数、光伏组件的物理特性及系统的需求建立模型，以便进行前期的仿真研究和光伏模拟微源的应用，建模方法参见文献［７．８】。假设所选的光伏组件性能都相同，按照实际需求和并网逆变８．电力系统保护与控制Ⅳ器容量确定需要的光伏组件个数，然后根据直流Ⅳ侧电压和逆变器输出额定电流确定并联组数ｐ和Ⅳ串联个数ｓ，因此￣Ｎｓ。Ｉ１Ｉ光伏一一矩阵＝一图２光伏微源拓扑结构Ｆｉｇ．２ＴｏｐｏｌｏｇｙｏｆＰＶｍｉｃｒｏｓｏｕｒｃｅ本文采用了电流内环和电压外环双环ＰＩ控制策略，其中电流内环采用文献ｆ９．１０］的ＰＩ解耦控制策略，电压外环采用文献［１１】的直流侧电压ＰＩ控制策略，逆变器控制原理如图３所示。为了实现最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）控制，可采用扰动观测法。在ＭＰＰＴ控制策略下运行的光伏微源，其输出功率主要决定自然的光照强度和温度，因此对整个系统而言，光伏的输出功率是不可控的或者说光伏微源不可调度。图３光伏并网逆变器控制—Ｆｉｇ．３ＣｏｎｔｒｏｌｄｉａｇｒａｍｏｆＰＶｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ２．２柴油发电机组及控制柴油发电机组是一种由柴油机、调速器、同步电机、励磁机和自动电压调节器等组成的分布式电源。柴油机及其调速系统方框图如图４所示ｕｚ。¨ｊ。△∞图中为角频率偏差，尸ｌｍ。。为柴油机输出机械功率。实践表明柴油机采用带纯时延的一阶惯性近似模型【¨】，不仅简化了设计工作，并且能达到满意的效果，因此柴油机模型可表示为＝其中纯迟延环节反映了做功冲程迟延和发火迟延的影响１５－１６］。此外，图４中还包括了ＰＩＤ控制器、执行器以及积分环节，积分环节可将角频率转换为扭矩并乘以角频率得到。。。主控制器执行器及原动机积分图４柴油机及调速系统Ｆｉｇ．４Ｓｙｓｔｅｍｏｆｄｉｅｓｅｌｅｎｇｉｎｅａｎｄｉｔｓｓｐｅｅｄｇｏｖｅｒｎｏｒ同步电机是柴油机实现电能与机械能转换的并网接口，同步电机的建模和等效电路可参考文献【１２］。同步电机的励磁系统包括了励磁机和自动电压调节器，其原理见图５。图５同步机励磁系统Ｆｉｇ．５Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍａｃｈｉｎｅ２．３储能单元及控制储能单元由蓄电池组和双向ＤＣ／ＡＣ转换器两部分组成。蓄电池组可看作由理想电压源和内电阻串联的电路，如图６所示。假设蓄电池端电压为，理想电压源端电压即蓄电池内电势为最，蓄电池的内阻为风，输出电流为，则蓄电池端电压表示为蓄Ｕｏ＝～／Ｒ。（２）ｃ一１＿二一双ｃ，Ａｃ转换器图６储能单元的结构Ｆｉｇ．６Ｔｏｐｏｌｏｇｙｏｆｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｕｎｉｔ双向ＤＣ／ＡＣ转换器如图６所示，是由逆变桥（由～死组成）和ＬＣＬ（由Ｌ１ｌ￣Ｌ１３、Ｌ２１￣Ｌ２３、Ｃ１～组成）滤波器组成。由于本文所研究的系统工作状态决定了储能工作于电流源模式，在该模式下若忽略ＬＣＬ滤波器中的电容，直接等效为一个并网电感，因此在不考虑变压器的作用时，双向ＤＣ／ＡＣ转换器模型与光伏并网逆变器本质上是相同，其电流内环控制方法与光伏逆变器相同，而ＤＣ／ＡＣ转换器的功率控制可通过文献［１０】介绍的方法实现。孔令志，等光柴储微网系统的储能动态能量调度策略研究．９．３储能动态能量调度策略系统工作在光柴储组网运行状态时，系统内负荷或光伏微源输出功率的变化会引起微网系统内频率的波动。若定义负荷与其他微源输出功率之差为净负荷【１７］，则在小信号范围内可认为微网内频率波动是由于柴油机不能及时跟随净负荷的变化引起的【ｌ引，因此利用频率偏差和储能响应速度较快的特点，将净负荷变化量由柴油发电机和储能分担来抑制频率波动是合理的。同时要求储能在实施能量补偿至频率稳定后，其输出恢复至零功率附近。为了达到这一要求，文献『６１提出了一种基于频率偏差的△ＰＤ储能动态能量调度策略。假设频率偏差量为△ｄｄｔ频率偏差微分，则ＰＤ算法可表示为（，）＝Ｋｐ６ｆ＋Ｋｄｄ￣ｌｄｔ（３）式中：和分别为比例系数和微分系数；ｕ（０为ＰＤ控制律的输出控制量。由于微分的作用可将高频干扰引入系统，加之当微分系数选择不当会加剧系统频率的振荡（如图７为实验时，由于选择过大造成的系统频率振荡加剧，最终导致系统不稳定），因此有必要对该策略做进一步改进。改进方法是对控制信号进行分时操作如图８所示，即将控制信号被分为三个阶段：（１）ＰＤ控制先行阶段，储能控制器从时刻开始根据Ａｆ和ｄＡ／Ｔｄｔ实施ＰＤ控制，直至频率超过峰值后略微有所回落结束这一阶段，其目的是让频率快速达到峰值，同时减小频率波动幅度；参数ｄ为ＰＤ控制时间，它决定了这一阶段系统控制效果，当储能单元的输入指令到达峰值ＰＤ。ａｌ（，并不意味此时Ａｆ也到达峰值，因此需等到尸ｒ。ｆ略有回落时方能达到峰值。（２）控制指令保持阶段，是一个缓冲过渡过程阶段，储能的输入始终保持ＰＤ控制的结束时的参考值，依靠柴油发电机调速系统的调节能力让频率快速回落至零：参数死ｄ为控制指令保持时间，它决定了这一阶段的性能，而死ｄ的取值需根据柴油机调速系统特性其确定。（３）控制指令指数衰减阶段，控制指令按照指数形式衰减至零附近，由于要求衰减速度缓慢，因此柴油机的输出波动相对较小，从而使得频率波动得以抑制；参数和分别为衰减系数和衰减时间，它们共同决定这一阶段的系统性能，Ｋｅｏ为一个小于１的无量纲正实数，其取值决定了参考指令回落的速度，但同时要兼顾在衰减过程中不能给系统造成较大的频率波动，而参数的取值则由储能控制指令由Ｒｄ和共同决定的，在衰减结束期后，储能控制指令应接近零值。Ｚ０１１／０１／１６：１４：４＇９ｌＨＮｏｌ￣ｌａｌ系统｛顷翠／＾￣Ｗ＾局｛耶放犬的殍统频—‘一－－—’一，一一＇、．一一Ｅｄ’ｇｅＣＨ１ｆｒｃＨｒｌ晒位猖首ｌ回ＯＮＩｖＤＣ图７微分项引起的频率振荡Ｆｉｇ．７ＦｒｅｑｕｅｎｃｙｖｉｂｒａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｔｅｒｍｏｆＰＤ尸Ｗ图８三段式储能功率指令的时间分配Ｆｉｇ．８Ｔｉｍｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｏｆ３－ｓｔａｇｅｐｏｗｅｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｕｎｉｔ此外，只有当频率波动量绝对值ＩＡｆｌ超过某一幅值ＡＡ，才会起用动态能量调度策略，以避免由于微分作用产生干扰。若ｆ为时间，ｎ为指数变量，即对（卜一Ｔｈｄ－－ｔｏ）／取整数后的值，则改进的能量调度策略用表达式可表示为ｌ＋ＫｄｄＡｆ／ｄｔ（Ｉｌ厂ｍｉ，ｔｏｔ＜ｌｏ＋Ｔ￣）ｆ＝｛只ｄ（，０＋ｄｆ＜＋ｄ＋ｄ）（４）Ｉ（＋＋ｆ＜ｔｏ＋＋＋）４实验实验用的微网系统包括了柴油发电机组、模拟光伏发电微源、储能单元等，光柴储微网系统配置情况见表２。为了简单起见，光伏模拟微源可用一个输出功率可控的电流源代替，并采用输出功率基值量与随机波动量叠加的形式来模拟光伏的随机波动性。动态能量调度策略的参数根据柴油发电机性能和系统要求选取＝０．４Ｓ，Ｔｈｄ＝０．４５Ｓ，＝０．９９９，＝４．５Ｓ，Ａｆｉ＝０．１Ｈｚ。本文针对光柴储微网系统运行过程中的两种情形进行实验，并对实验结果进电力系统保护与控制行了比较分析。表２微网系统配置Ｔａｂｌｅ２Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓｙｓｔｅｍ微源及储能基本电气参数双向ＤＣ／ＡＣ转换器额定容量：５０ｋＶＡ储能单元额定线电压：３８０Ｖ额定频率：５０Ｈｚ４．１负荷突变情形负荷的突变是造成微网系统频率波动主要因素之一。在该情形下，负荷先突减（２５ｋＷｈ２０ｋＷ）后突增变化（２０ｋＷｈ２５ｋｗ），而光伏微源维持５ｋＷ基值量与２ｋＷ随机波动量叠加后的输出功率。实验结果如图９所示，图９（ａ）和图９（ｂ）中的时间轴每分度代表的２ｓ；ＣＨ２表示为系统的频率，纵轴每格代表１Ｈｚ，系统频率是由软件方法检测得到ｕ圳，并通过储能单元控制器的Ｄ／Ａ转换接口输出的；ＣＨ４表示为三相平衡负荷中的Ａ相电流，纵轴每格代表２０Ａ。根据实验结果，在不起用储能动态能量调度策略时，测得频率偏差波形的最大频率偏量最小频率偏差量Ｉｎ及最大频率波动量（Ａｆｍ一Ａｆｍｉ）分别为０．６６６７Ｈｚ、一０．４５８３Ｈｚ、１．１２５０Ｈｚ；而当起用该策略时，微网系统的最大频率偏量、最小频率偏差量及最大频率波动量为０．４１６７Ｈｚ、一０．２９１７Ｈｚ、０．７０８３Ｈｚ，与不带储能动态能量调度策略时相比，分别减小了０．２５Ｈｚ、０．２０８３Ｈｚ（取绝对值）、０．４１６７Ｈｚ，频率偏差均在±０．５Ｈｚ的范围内（参照ＧＢ／Ｔ１５９４５．２００８《电能质量电力系统频率偏差》），频率波动幅度的减小说明了该动态能量调度策略可抑制由负荷突变引起频率波动。４．２光伏输出突变情形光伏微源输出功率突变是最糟糕的情况，但正常运行时日照和温度等因素不会瞬间发生剧烈的变化，因而当柴油机的响应速度快于接近日照和温度等因素的变化速度时，储能的作用并不明显。然而当系统中光伏微源出现故障以及其他原因造成自动离网时，或在故障排除后以及负荷需求增大需要光伏微源并网发电时，都可能发生功率瞬间不平衡的情况，因此研究光伏输出功率突变对系统的影响及储能的改善作用是有意义的。在该情形下，负荷始终保持２５ｋＷ不变，光伏输出功率依然为基值量叠…’１ｎｌ０，）系统频率，负载电流～～／－：（ｂ）带有能量调度策略的波形图９负荷突变情形的比较Ｆｉｇ．９Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｌｏａｄｓｕｄｄｅｎｃｈａｎｇｅ—加波动量的形式，按照基值量按照先突增（５ｋｗｌ０ｋＷ）后突减（１０ｋＷ一５ｋＷ）的方式变化，则实验结果如图１Ｏ所示。图１０（ａ）和图１０（ｂ）中除ＣＨ４表示光伏微源Ａ相电流外，纵轴和时间轴每格代表的量值、符号含义以频率检测方法同负荷突变情形。在不起用储能动态能量调度策略时，测得频率偏差波形的最大频率偏量、最小频率偏差量及最大频率波动量分别为０．７０８３Ｈｚ、一０．５８３３Ｈｚ、１．２９１６Ｈｚ；而当起用该策略时，微网系统的最大频率偏量、最小频率偏差量及最大频率波动量为０．４５８３Ｈｚ、－０．２５００Ｈｚ、０．７０８３Ｈｚ，分别减小了０．２５Ｈｚ、０．３３３３Ｈｚ（取绝对值）、Ｏ．５８３３Ｈｚ，频率偏差均在±０．５Ｈｚ的范围内。频率波动幅度的减小同样说明了该动态能量调度策略可抑制由光伏输出突变引起频率波动。５总结本文在介绍建立交流母线的光柴储微网基础上，提出了一种储能动态能量调度策略。通过对负荷突变和光伏微源输出突变两种情况进行实验和比№一■Ｊ一芏Ｍ＂旺一孔令志，等光柴储微网系统的储能动态能量调度策略研究篙（ａ】未加能量调度策略的波形ＥｄｇｅａＩｉ！ＩＥｄｇｅｌ，（ｂ）带有能量调度策略的波形图１０光伏突变情形的比较Ｆｉｇ．１０ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆＰＶｏｕｔｐｕｔｓｕｄｄｅｎｃｈａｎｇｅ较分析后，证明三段式储能动态能量调度策略不仅能减小了波动的幅度，同时还抑制了调节过程中由微分产生的频率振荡现象，从而改善了由于供需不平衡引起系统的频率波动问题，提高了系统的供电质量。基于交流母线的光柴储微网系统运行于自治模式下，该策略为如何调度储能能量来改善系统供电质量和提高系统稳定性提供了的一种可行性参考方案。此外，本文的研究结论同样适用于柴油机、储能和其他具有随机波动性和间歇性的微源组成的基于交流母线的微网系统。参考文献［１］黄宇淇，方宾义，孙锦枫．飞轮储能系统应用于微网的仿真研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１１，３９（９）：８３．８７．ＨＵＡＮＧＹｕ－ｑｉ，ＦＡＮＧＢｉｎ－ｙｉ，ＳＵＮＪｉｎ－ｆｅｎｇ．Ｓｉｍｕｌｍｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｇｒｉｄｗｉｔｈｆｌｙｗｈｅｅｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３９（９）：８３－８７．［２］苏玲，张建华，王利，等．微电网相关问题及技术研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，３８（１９）：２３５．２３９．ＳＵＬｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎ－ｈｕａ，ＷＡＮＧＬｉ，ｅｔａ１．Ｓｔｕｄｙｏｎｓｏｍｅｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｒｅｌａｔｅｄｔｏｍｉｃｒｏｇｒｉｄ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１９）：２３５－２３９．［３］ＬａｓｓｅｔｅｒＲＨ．Ｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓ【Ｃ】／／２００２ＩＥＥＥＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙＷｉｎｔｅｒＭｅｅｔｉｎｇ，Ｎｅｗ＂ｆｏｒｋ，ＵＳＡ，２００２：３０５．３０８．［４］周林，黄勇，郭珂，等．微电网储能技术研究综述【Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１Ｉ，３９（７）：１４７．１５２．ＺＨＯＵＬｉｎ，ＨＵＡＮＧＹｏｎｇ，ＧＵＯＫｅ，ｅｔａ１．Ａｓｕｒｖｅｙｏｆｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｍｉｃｒｏｇｒｉｄ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３９（７）：１４７－１５２．［５］ＤａｔｔａＭ，Ｓｅ￣ｙｕＬＹｏｎａＡ，ｅｔａ１．Ａｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｆ—ｏｒｉｓｏｌａｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｄｉｅｓｅｌｈｙｂｒｉｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｕｓｅｏｆｆｕｌｌｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙ［Ｃ］／／ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＤｒｉｖｅＳｙｓｔｅｍｓ，２００９ＰＥＤＳ２００９ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ，Ｔａｉｐｅｉ，Ｔａｉｗａｎ，２００９：１２８３．１２８８．［６］Ｓｅｂａｓｔｉａｎ＆ＰｅｎａＡＲ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａｎｉｓｏｌａｔｅｄｗｉｎｄｄｉｅｓｅｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｂａｋｅｒｙｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１１，８１（Ｃｏｍｐｅｎｄｅｘ）：６７７．６８６．［７］苏建徽，余世杰，赵为．硅太阳电池工程用数学模型［Ｊ］．太阳能学报，２００１，２２（４）：４０９－４１２．ＳＵＮＪｉａｎ－ｈｕｉ，ＹＵＳｈｉ－ｊｉｅ，ＺＨＡＯＷｅｉ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ［Ｊ］．—ＡｃｔａＥｎｅｒｇｉａｅＳｏｌａｒｉｓＳｉｎｉｃａ，２００１，２２（４）：４０９４１２．［８］廖志凌，阮新波．任意光强和温度下的硅太阳电池非线性工程简化数学模型［Ｊ】．太阳能学报，２００９，３０（４）：４３０．４３５．—ＬＩＡＯＺｈｉｌｉｎｇ，ＲＵＡＮＸｉｎ－ｂｏ．Ｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｉｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｉｎａｒｂｉｔｒａｒｙｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［Ｊ］．ＡｃｔａＥｎｅｒｇｉａｅＳｏｌａｒｉｓＳｉｎｉｃａ，２００９，３０（４）：４３０－４３５．［９］邓醉杰，王辉，徐锋，等．三相电压型ＰＷＭ逆变器双闭环控制策略研究［Ｊ］．防爆电机，２００７（１）：１１－１４．ＤＥＮＧＺｕｉ－ｊｉｅ，ＷＡＮＧＨｕｉ，ＸＵＦｅｎｇ，ｅｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｏｕｂｌｅｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅｓｏｕｒｃｅＰＷＭｉｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．—Ｅｘｐｌ０ｓｉｏｎｐｒｏｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅ，２００７（１）：１１－１４．［１Ｏ］王成山，肖朝霞，王守相．微网综合控制与分析［Ｊ】．电力系统自动化，２００８，３２（７）：９８．１０３．—ＷＡＮＧＣｈｅｎｇｓｈａｎ，ＸＩＡＯＺｈａｏ－ｘｉａ，ＷＡＮＧ—Ｓｈｏｕｘｉａｎｇ．Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｃｏｎ￣ｏｌａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｉｃｒｏｇｒｉｄ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００８，３２（７）：９８－１０３．［１１］周德佳，赵争鸣，袁立强，等．具有改进最大功率跟踪算法的光伏并网控制系统及其实现［Ｊ］．中国电机工程学报，２００８，２８（３１）：９４．１００．ＺＨＯＵＤｅ－ｊｉａ，ＺＨＡＯＺｈｅｎｇ－ｍｉｎｇ，ＹＵＡＮＬｉ－ｑｉａｎｇ，ｅｔａ１．Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍＷ一Ｍ一１２．电力系统保护与控制ｂａｓｅｄｏｎｉｍｐｒｏｖｅｄｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ。２００８，２８（３１）：９４．１Ｏ０．［１２］施伟锋，陈子顺．船舶电力系统建模［Ｊ］．中国航海，２００４（３）：６４－６９．—ＳＨＩＷｅｉｆｅｎｇ．ＣＨＥＮＺｉ．ｓｈｕｎ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｍａｒｉｎｅｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＮａｖｉｇａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ，２００４（３）：６４．６９．［１３］侯世英，时文飞，万江．基于ＣＭＡＣ。ＰＩＤ控制的柴油发电机组的建模与仿真【Ｊ］．系统仿真学报，２００７，１９（１３）：３０５２－３０６３．——ＨＯＵＳｈｉｙｉｎｇ，ＳＨＩＷｅｎｆｅｉ，ＷＡＮＪｉａｎｇ．ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｎｇｏｆｄｉｅｓｅｌｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｂａｓｅｄｏｎＣＭＡＣ．ＰＩＤ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，２００７，１９（１３）：３０５２．３０６３．［１４］赵光宙，高军，杨志家．柴油机模型参考自适应调速—系统的研究［Ｊ】．内燃机工程，１９９５，１６（４）：２６３４．—ＺＨＡＯＧｕａｎｇｚｈｏｕ，ＧＡＯＪｕｎ，ＹＡＮＧＺｈｉ－ｊｉａ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｏｄｅｌ－ｒｅｆｅｒｅｎｃｅａｄａｐｔｉｖｅｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｄｉｅｓｅｌｅｎｇｉｎｅ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＩｎｔｅｒｎａｌＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＥｎｇＪ＂ｎｅ—Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９５，１６（４）：２６３４．［１５］任伟．船舶电站柴油发电机组自整定ＰＩＤ控制与虚拟仿真【Ｄ】．上海：上海海事大学，２００４．ＲＥＮＷｌｅｉ．Ｓｅｌ￣ｔｕｎｉｎｇＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｄｉｅｓｅｌｇｅｎｅｒａｔｏｒｏｎｍａｒｉｎｅｐｏｗｅｒｓｔｍｉｏｎｓａｎｄｉｔｓｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｄ１．Ｓｈａｎｇｈａｉ：ＳｈａｎｇｈｉＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００４．［１６］ＫｕａｎｇＢｏ，ＷａｎｇＹｏｕｙｉ，ＴａｎＹｏｋｅＬｉｎ．ＡｎＨｏｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｄｅｓｉｇｎｆｏｒｄｉｅｓｅｌｅｎｇｉｎｅｓｙｓｔｅｍｓ［Ｃ］／／ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０００ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓＰｏｗｅｒＣｏｎ２０００ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ，Ｐｅｒｔｈ，Ａｕｓｔｒａｌｉａ，２０００：６１．６６．［１７］茆美琴．风光柴蓄复合发电及其智能控制系统研究［Ｄ】．合ＨＥ：合肥工业大学，２００４．—ＭＡＯＭｅｉ－ｑｉｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｗｉｎｄ．ｓｏｌａｒ－ｄｉｅｓｅｌｂａＲｅｒｙｈｙｂｒｉｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ【Ｄ】．Ｈｅｆｅｉ：ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４．［１８］ＬｅｅＤｏｎｇ－Ｊｉｎｇ．Ｗａ—ｎｇＬｉ．Ｓｍａｌｌｓｉｇｎａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｎａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｈｙｂｒｉｄｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｐｏｗｅｒ—ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ／ｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍｐａｒｔＩ：ｔｉｍｅｄｏｍａｉｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＥｎｅｒｇｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，２００８，２３（１）：３１１－３２０．［１９］ＣｈｕｎｇＳＫ．Ｐｈａ—ｓｅｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐｆｏｒｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ—ｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｐｏｗｅｒｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＩＥＥＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０００，１４７（３）：２１３．２１９．收稿日期ｌ２０１卜１２－２８；修回日期：２０１２－０４－２７作者简介：孔令志（１９７７一），男，博士研究生，讲师，主要研究方向为微网控制及能量管理策略；Ｅ．ｍａｉｌ：１ｄｚ７７０９０２＠１２６．ｃｏｍ唐西胜（１９７５一），男，副研究员，主要从事电力系统稳定性控制、分布式发电与储能、微网和智能电网的研究；齐智平（１９５８－），女，研究员，博士生导师，主要从事分布式电力与储能、微型电网和智能电网的研究。（上接第５页ｃｏｎｔｉｎｕｅｄｆｒｏｍｐａｇｅ５）［１２］徐林，王秀丽，王锡凡．基于电气介数的电网连锁故障传播机制与积极防御『Ｊ１．中国电机工程学报，２０１０，３０（１３）：６１－６８．ｘｕＬｉｎ，ＷＡＮＧＸｉｕ－ｌｉ，ＷＡＮＧＸｉ－ｆａｎ．Ｃａｓｃａｄｉｎｇｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎｐｏｗｅｒｇｒｉｄｂａｓｅｄｏｎｅｌｅｃｔｒｉｃｂｅｔｗｅｅｎｎｅｓｓａｎｄａｃｔｉｖｅｄｅｆｅｎｃｅ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２０１０，３０（１３）：６１－６８．［１３］刘慧，李华强，郑武，等．基于电压脆弱性的支路事故排序快速算法［Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１０，３８（２３）：１７７．１８１．ＬＩＵＨｕｉ，ＬＩＨｕａ－ｑｉａｎｇ，ＺＨＥＮＧＷｕ，ｅｔａ１．Ｆａｓｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｂｒａｎｃｈｃｏｎｔｉｎｇｅｎｃｙｒａｎｋｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｖｏｌｔａｇｅｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ】＿ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄ—Ｃｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（２３）：１７７１８ｌ＿［１４］刘群英，刘俊勇，刘起方．基于支路势能信息的电网脆弱性评估［Ｊ］．电力系统自动化，２００８，３２（１０）：６－１１．ＬＩＵＱｕｎ－ｙｉｎｇ，ＬＩＵＪｕｎ－ｙｏｎｇ，ＬＩＵＱｉ・ｆａｎｇ．Ｐｏｗｅｒｇｒｉｄｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｂｒａｎｃｈｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｎｅｒｇｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００８，３２（１０）：６－１ｉ．‘［１５］曹一家，陈晓钢，孙可．基于复杂网络理论的大型电力系统脆弱线路辨识［Ｊ１．电力自动化设备，２００６，２６（１２）：１－５，３１．—ＣＡＯＹｉ－ｊｉａ，ＣＨＥＮＸｉａｏｇａｎｇ，ＳＵＮＫｅ．Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｖｕｌｎｅｒａｂｌｅｌｉｎｅｓｉｎｐｏｗｅｒｇｒｉｄｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｐｌｅｘｎｅｔｗｏｒｋｔｈｅｏｒｙ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，２００６，２６（１２）：１－５．３１．［１６］郑武，李华强，刘慧，等．基于静态能量函数法的电压弱节点分析［Ｊ】＿电力系统保护与控制，２０１０，３８（１４）：７９．８３．ＺＨＥＮＧＷｕ，ＬＩＨｕａ－ｑｉａｎｇ，ＬＩＵＨｕｉ，ｅｔａ１．Ｖｏｌｔａｇｅｗｅａｋｎｏｄｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｓｔａｔｉｃｅｎｅｒｇｙｆｕｎｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１４）：７９．８３．收稿日期：２０１１－１２－０５；修回日期：２０１２－０３－０９作者简介：王伊渺（１９８８一），女，硕士研究生，研究方向为电压稳定及其优化问题；Ｅ．ｍａｉｌ：ｖａｎｉｌｌａｌ７１２＠１２６．ｃｏｍ李华强（１９６５－），男，博士，教授，长期从事电压稳定及优化问题研究；肖先勇（１９６８－），男，硕士研究生，研究方向为电能质量与电力市场。