內蒙古自治區光熱與風能發電重點實驗室(內蒙古科技大學)的研究人員張繼紅、王洪明等，在2018年第6期《電工技術學報》上撰文，為解決微電網運行時慣性小、模式多、對負荷敏感等問題而引發的母線電壓波動現象，從儲能系統的配置優化著手，在考慮荷電狀態的基礎上依據直流母線電壓波動幅值進行抑制，提出一種直流微電網母線電壓分層協調控制策略。

主要利用混合儲能的互補特性以及燃氣輪機的快起動優勢，按照預期設計的七種模式精準抑制電壓波動，建立各自模式的功率終端和松弛終端調配機制模型，給出硬件電路和軟件設計流程，采用PSCAD/EMTDC大型仿真軟件與新能源發電、儲能綜合實驗平臺的測試結果表明：所提控制策略合理可行，達到了抑制母線電壓波動的目的，滿足預期設計要求。

微電網是一種能夠自我控制和管理的小型供配電系統，主要由分布式電源、能量轉換裝置、負荷及保護裝置構成。相比交流微電網，直流微電網毋需考慮相位同步、頻率波動、功角穩定、無功環流等多重因素影響[1-3]，因而，直流微電網具有控制簡單、低運行成本和高效率等顯著特點，是近年來研究的熱點課題之一[4]。

針對直流微電網的三大關鍵技術問題：電壓調節、儲能管理和功率共享。國內外學者開展了卓有成效研究工作。文獻[5-9]介紹了將超級電容和蓄電池組成的雙儲能系統在微電網中的控制及應用方案，提出了實現雙儲能系統補償功率的優化分配策略。

文獻[10-13]比較了多種提高直流微電網特性的控制方法，主要針對母線電壓波動原因，采用不同抑制方法達到預期效果，但沒有考慮蓄電池和超級電容的荷電狀態這一關鍵特性。文獻[14-17]介紹了柴油機、燃氣輪機以及儲能系統在微電網中的應用和綜合協調機制，但對于母線電壓調節效果一般。

本文綜合雙儲能及燃氣輪發電機的優勢，充分利用超級電容功率密度大，彌補蓄電池調節電壓的滯后特性以及蓄電池的能量密度大，補償超級電容成本高、能量小的缺點，將兩者結合可望實現均衡直流母線功率;同時借助燃氣輪機快速起動優勢，并考慮兩類儲能的荷電狀態(State of Charge, SOC)，將直流微電網的工作模式進行詳細劃分，針對不同工作模式在系統級和單元級分別提出適應當前狀態的解決方法，達到均衡母線功率并延長蓄電池使用壽命的目的。

圖1 直流微電網結構

圖2 直流微電網系統結構與控制框圖

結論

本文提出一種含燃氣輪發電機和復合儲能系統的直流微電網母線電壓波動分層協調控制策略。充分利用超級電容功率密度大、補償功率迅速、蓄電池的能量密度大和補償功率范圍廣的特點，兩者性能互補應用于直流微電網系統調節直流母線功率。可以較好地均衡直流母線電壓波動，并為燃氣輪發電機的平滑接入提供了保障。

結合超級電容和蓄電池的荷電狀態，按照直流母線電壓限值將直流微電網分為七種精準工作模式，針對不同的工作模式在系統級和單元級分別提出解決母線電壓波動的控制策略。最后通過仿真和實驗驗證所提控制策略正確性，達到了抑制母線電壓波動的目的，滿足電壓波動的電能質量要求，為離網狀態下的直流微網穩定運行提供理論參考。