福建理工大學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用和不斷增加的直流負荷需求，直流微電網正在迅速發(fā)展，吸引了越來越多相關學者的關注和研究。直流微電網有兩種運行模式：并網模式和孤島模式。孤島模式下，直流微電網不依賴外部電力網絡，它能夠通過本地可再生能源來滿足當地負載需求，實現(xiàn)自給自足的電力供應。同時，考慮到可再生能源的間歇性和不確定性，獨立型直流微電網需要設置鋰電池儲能系統(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。

　　隨著微電網的功率需求逐漸增加，通常需要將多個儲能單元(ESU)連接到直流母線上，從而形成一個分布式儲能系統(tǒng)。這種配置可有效增加儲能容量和功率輸出，以應對更高的電能需求，同時提高微電網的穩(wěn)定性和可靠性。儲能設備的老化、充放電速率差異、溫度不均和制造差異會導致儲能系統(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，福建理工大學電子電氣與物理學院、智能電網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)整體結構

　　研究者在分析固定調節(jié)因子荷電狀態(tài)均衡策略后，提出變調節(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，引入容量因子，使各個模塊的輸出功率趨于容量比。此外，采用相鄰通信方式來實現(xiàn)分布式儲能系統(tǒng)的能量管理，運用動態(tài)一致性算法來估計全局平均值信息，以降低通信負擔和成本，增強系統(tǒng)的可靠性;考慮到通信故障，提出故障時的荷電狀態(tài)控制策略，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。最后，以三組儲能單元為對象，對所提均衡策略進行仿真研究。

　　他們指出，以改變下垂系數為基礎，通過前期控制因子調節(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，能夠達到加快荷電狀態(tài)均衡的目的。另外，引入容量權重因子，合理分配不同容量儲能單元的功率，使其趨于容量比，旨在有效彌補各儲能單元間的容量差異，有助于確保各個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)一致性算法估計全局平均值，能夠提高系統(tǒng)的效率、響應速度和可靠性，此外還考慮了通信故障，制定了相應控制策略，使失去通信的儲能單元也能穩(wěn)定地進行充放電，保證系統(tǒng)有效運行。

　　本工作成果發(fā)表在2024年第2期《電氣技術》，論文標題為“變調節(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基金的支持。

　　來源：電氣新科技