分布式电源系统中储能设备功率配置与控制特性研究

The control of dynamic state and steady state in distributed power system is the base of stable and reliable power supply. The energy storage equipment can realize this function. However, the power output capacity of the energy storage equipment is usually neglected in the research of control. This project will analyze the power design criterion and management of the dynamic state and the steady state of the energy storage equipment through the quantitative relationship between the control characteristics or results and the power of the energy storage equipment. Then, a solution method to promote the power output capacity is presented. So, the research contents are shown below: the research on the power design criterion and management of the energy storage equipment under the condition of the grid/island dynamic transfer, the research on the power design criterion and management of the energy storage equipment with the harmonic current load, the research on a new topology and control strategy with a function of fast step-up voltage, the research on the power balance of the DC side based on the new topology under the unbalanced load condition of the steady state. This project will solve the problem of the power output of the energy storage equipment with the hardware experimental demonstration project. A new thinking and method about power design criterion will be proposed. And, a new solution way to promote the power output capacity is also presented.

分布式电源系统的动态和稳态控制是保障系统稳定可靠供电的基础，储能设备是实现控制的途径。现有关于分布式电源系统控制的研究常忽略储能设备自身的功率输出能力。本项目通过分析分布式电源系统控制特性和效果与储能设备输出功率之间的定量关系，研究适用于动态过程和稳态运行的储能设备的功率配置的思路和方法，并提出提升储能设备输出功率能力的措施。包括：分布式电源系统中并网/孤岛的切换与储能设备功率配置关系的研究，孤网含谐波负载情况下储能设备功率配置的研究，一种储能设备中快速升压电路拓扑和控制方法的研究，稳态负载不平衡时新拓扑对直流侧功率波动抑制功能的研究。本项目将结合实际分布式电源示范系统来研究储能设备的功率输出问题，以期在储能设备功率配置理论中提供一种新的思路和方法，同时为解决功率输出能力问题提供一种新的解决途径。

研究工作基本上围绕任务书中所列研究内容进行，且基本完成，主要完成：1、分布式电源系统中并网/孤网切换控制方法，与储能设备功率及配置相关的并网逆变器电网异常时暂态过程分析；2、分析了储能装置带非线性负载的控制方法，研究了储能设备直流侧电压及功率配置；3、设计和研究了具有快速功率控制的DC-DC电路拓扑和控制方法；4、分析了快速功率控制DC-DC电路动态和稳态特性，研究了直流侧功率波动抑制方法。. 基本实现了任务书中的预期研究目标及预期成果。理论上完成了分布式电源系统储能设备功率配置的参考方法，实现了通过储能设备的控制提高并网/孤网的动态切换效果；申请发明专利3项，发表SCI收录的国际期刊论文2篇，EI收录论文3篇，培养博士研究生1人，硕士研究生4人。. 该国家自然科学基金项目作为重要依托项目和项目来源之一，拓展出“微电网稳定控制器开发与产业化应用”项目，于2014年完成了省部级项目鉴定（中国电机工程学会，中电机鉴(2014)第089号），鉴定结论为技术达到国际先进水平。该国家自然科学基金项目研究成果已应用于现场设备，解决了实际工程问题，设备应用于延庆高新技术产业孵化器园区微网项目的建设和研究项目，该项目是全国首个新能源微电网工程——北京市新能源产业基地智能微电网建设工程的子项目。该国家自然科学基金项目研究成果具有广泛的应用前景。