微電網是發(fā)揮分布式能源（Distributed Energy Resource, DER）效能的有效方式之一。隨著微電網技術的不斷深入和發(fā)展，以電力電子變壓器（Power Electronic Transformer, PET）為核心的微電網結構被相繼提出，并受到廣泛關注。

這類微電網中，通常將DER、蓄電池等儲能裝置以及本地負荷通過電力電子變壓器提供的低壓交流接口接入主電網，由PET對分布式電能就地消納后盈缺的功率進行傳輸與管理，完成功率流的主動調控、電能質量調節(jié)等功能。

基于電力電子變換的PET可將主電網和微電網隔離開，徹底改善微電網的電能質量，實現微電網電壓頻率的局域自治，并對上一級電網予以支撐。由于DER出力具有隨機性和波動性，為了提高微電網的運行性能，通常將儲能作為平抑功率波動的能量緩沖裝置，與風光等DER聯(lián)合供電，而如何對PET、分布式能源及相關儲能裝置進行協(xié)調控制成為亟待解決的問題。

一方面，希望PET作為微電網與主電網能量的交互接口，能夠平滑其傳輸的功率，提升主電網對間歇性分布式電能的消納能力；另一方面，在利用儲能單元的快速充放電能力抑制由于凈負荷擾動導致的微電網頻率波動的同時，需要進行合理調度，保證儲能荷電狀態(tài)（State of Charge, SOC）處于正常工作區(qū)域；再者，當PET或儲能裝置故障檢修時，其協(xié)調控制還應盡可能為本地重要負荷提供連續(xù)、平穩(wěn)、可靠的電力供應。

由于PET直流環(huán)節(jié)的隔離作用，微電網相當于一個獨立運行的弱電網系統(tǒng)，目前研究中，獨立微電網的系統(tǒng)控制策略大致可分為主從控制和對等控制。主從控制下，通常將PET輸出電壓控制為恒壓恒頻源，儲能控制為功率可控的從電流源。

該控制策略下微電網頻率恒定，穩(wěn)定性高，但由于沒有頻率變量作為PET與儲能有功輸出的判斷指標，只能通過上層能量管理系統(tǒng)實施功率分配，控制復雜且過渡依賴通信。并且當PET故障時，儲能轉換為主電壓源，需要切換控制策略，不利于微電網的平穩(wěn)運行。

對等控制主要通過下垂或虛擬同步發(fā)電機（Virtual Synchronous Generator, VSG）技術實現。文獻[16]提出將PET和儲能的接口變換器采用下垂控制，自動根據下垂系數參與功率分配。該方案避免了單一主電壓源故障時的切換問題，然而文中并沒有對儲能SOC相關控制進行分析，且微電網頻率始終隨DER出力的波動而變化。此外，為增強系統(tǒng)的慣性阻尼，降低風光波動出力對主電網的沖擊，文獻[17]將VSG技術融合于PET接口的控制中，但文中并未涉及與儲能的協(xié)調運行。

綜合上述分析，本文提出一種微電網中PET與儲能的協(xié)調控制策略。利用響應迅速的儲能，采用恒壓恒頻控制使微電網電壓頻率穩(wěn)定，PET作為能量樞紐，其低壓交流接口融合VSG控制平滑傳輸功率，并基于弱通信進行儲能SOC的調節(jié)。

通過所提控制策略一方面可以解決微電網頻率波動問題，同時避免儲能的過充或過放；另一方面，當PET或儲能故障時，不需要切換控制策略，保證了微電網的平穩(wěn)運行。最后，通過仿真和硬件在環(huán)半實物實驗結果驗證了該控制策略的運行效果。

圖1 微電網系統(tǒng)結構和PET拓撲結構

圖11 RT-LAB硬件在環(huán)實驗裝置

結論

本文針對基于電力電子變壓器的微電網結構，提出一種PET與BESS的協(xié)調控制策略。闡述和分析了該微電網系統(tǒng)結構下PET與BESS協(xié)調運行的原理，據此給出了PET和BESS的具體協(xié)調控制方法。進行了仿真和硬件在環(huán)半實物實驗驗證，得到以下結論：

• 1）BESS采用恒壓恒頻控制將頻率穩(wěn)定在額定值，并能迅速響應功率波動，保證微電網有功平衡。
• 2）PET維持了儲能容量的穩(wěn)定，并通過調節(jié)SOCref實現對BESS輸出功率的控制，虛擬同步電機控制使PET接口具備同步電機的虛擬慣性，保證了微電網與電網功率的“柔性”交換。
• 3）當PET或BESS發(fā)生故障時，微電網能平穩(wěn)切換至故障運行，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。