本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)新能源領(lǐng)域，是儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)新能源方面的應(yīng)用，具體為一種基于復(fù)合儲(chǔ)能的能量管控優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

在環(huán)境污染和化石能源危機(jī)的雙重壓力下，風(fēng)力、光伏等分布式發(fā)電技術(shù)得到快速發(fā)展，其在電力供應(yīng)和低碳生活中的作用也越來(lái)越明顯。然而風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電受外界環(huán)境的影響，又具有隨機(jī)性、間歇性的特點(diǎn)，如果直接并網(wǎng)會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量和可靠性，所以需要儲(chǔ)能作為能量緩沖來(lái)保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

以風(fēng)力和光伏為代表的分布式電源往往是通過(guò)微電網(wǎng)形式并入主網(wǎng)的。微電網(wǎng)可以看成是一個(gè)區(qū)域自治系統(tǒng)，具有自我保護(hù)、自我管理、自我控制功能，既可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以離網(wǎng)運(yùn)行。微電網(wǎng)由于分布式電源的波動(dòng)性、隨機(jī)性，一般要與儲(chǔ)能系統(tǒng)配合使用，大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用不僅使電力供需實(shí)時(shí)平衡的限制得到解決，還可以通過(guò)對(duì)有功、無(wú)功的快速控制，為系統(tǒng)的電壓頻率提供支撐。因此，儲(chǔ)能技術(shù)是微電網(wǎng)發(fā)展不可缺少的一部分，并將成為新一代智能微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

儲(chǔ)能系統(tǒng)在微電網(wǎng)中扮演著能量緩沖角色，具有改善微電網(wǎng)電能質(zhì)量，保證供電可靠性、連續(xù)性，提升微源性能的作用。但從儲(chǔ)能技術(shù)當(dāng)前的發(fā)展情況看，還沒(méi)有一種單一儲(chǔ)能兼具功率密度高、能量密度大、響應(yīng)速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，這樣就急需要去探索一種功能上具有互補(bǔ)特性的復(fù)合儲(chǔ)能。

考慮到特性方面，電池類(lèi)儲(chǔ)能能量密度大，自損耗小，儲(chǔ)能時(shí)間長(zhǎng)，但其功率密度低，循環(huán)壽命短，響應(yīng)速度慢；超級(jí)電容器、超導(dǎo)磁、飛輪儲(chǔ)能功率密度大，響應(yīng)速度快，循環(huán)壽命長(zhǎng)，輸出功率大，但其能量密度低，儲(chǔ)能過(guò)程中自損耗較大，不適合長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能。經(jīng)濟(jì)方面來(lái)考慮，電池類(lèi)儲(chǔ)能成本較低，而且技術(shù)發(fā)展成熟，適合實(shí)現(xiàn)大容量長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能；超級(jí)電容器等形式儲(chǔ)能的成本較高，不適合大容量實(shí)現(xiàn)，適用于循環(huán)充放電和大功率充放電場(chǎng)合。因此，以超級(jí)電容器和蓄電池組成的復(fù)合儲(chǔ)能在能量和功率方面具有很好的互補(bǔ)性，針對(duì)兩者的特點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種基于復(fù)合儲(chǔ)能的能量管控方法及優(yōu)化控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)各種儲(chǔ)能方式的優(yōu)缺點(diǎn)，提出一種基于復(fù)合儲(chǔ)能的能量管控方法及優(yōu)化控制方法，從而使以超級(jí)電容器和蓄電池組成的復(fù)合儲(chǔ)能更好的支撐微電網(wǎng)并網(wǎng)和離網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明是選擇了一種有源式復(fù)合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，是以超級(jí)電容器端電壓為基礎(chǔ)的復(fù)合儲(chǔ)能能量管控方法和控制方法，在能量管控方面，通過(guò)低通濾波器來(lái)分配復(fù)合儲(chǔ)能的總功率，使蓄電池和超級(jí)電容分別承擔(dān)波動(dòng)功率中的低頻分量和高頻分量；在控制方面，蓄電池的雙向DC/DC1變換器采用的是恒功率控制，超級(jí)電容器的雙向DC/DC2變換器采用恒母線電壓控制，從而實(shí)現(xiàn)平抑風(fēng)光并網(wǎng)波動(dòng)功率和保證離網(wǎng)狀態(tài)下微電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓、頻率穩(wěn)定的目的。

本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于復(fù)合儲(chǔ)能的能量管控優(yōu)化方法，應(yīng)用于含復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)，所述含復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)包括復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)、并網(wǎng)變流器、LC濾波器、光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；

所述復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)為超級(jí)電容器和蓄電池通過(guò)功率變換器并聯(lián)的復(fù)合儲(chǔ)能，所述蓄電池通過(guò)雙向DC/DC1變換器連接與直流母線；所述超級(jí)電容器通過(guò)雙向DC/DC2變換器連接于直流母線；所述蓄電池與超級(jí)電容器為并聯(lián)方式；

所述雙向DC/DC變換器為非隔離型雙向Buck-Boost變換器；

所述并網(wǎng)變流器為雙向DC/AC變換器；

所述LC濾波器為無(wú)源濾波器，由電感L、電容C組成；

所述能量管控優(yōu)化方法的原則是依據(jù)超級(jí)電容的剩余容量情況優(yōu)先響應(yīng)進(jìn)行充放電，從而降低蓄電池的超倍率以及循環(huán)次數(shù)，減少蓄電池容量配置，在超級(jí)電容器遵循優(yōu)先充放電的能量管理規(guī)則下，依據(jù)超級(jí)電容器端電壓U_sc大小選擇其工作狀態(tài)，設(shè)置超級(jí)電容器的工作電壓下限U_{sc_down}、上限U_{sc_up}，[U_{sc_opt_down},U_{sc_opt_up}]是超級(jí)電容器的最優(yōu)工作區(qū)間，方法主要步驟：

(1)根據(jù)所檢測(cè)的風(fēng)光實(shí)際輸出總功率與系統(tǒng)設(shè)定的目標(biāo)功率進(jìn)行比較，當(dāng)風(fēng)光實(shí)際輸出總功率大于目標(biāo)功率時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)需要存儲(chǔ)多余的能量，當(dāng)風(fēng)光實(shí)際輸出總功率小于目標(biāo)功率時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)需要釋放能量補(bǔ)償差額，復(fù)合儲(chǔ)能的總存儲(chǔ)功率或總釋放功率均采用P_Hess表示；

(2)若風(fēng)光實(shí)際輸出總功率大于目標(biāo)功率時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)需要存儲(chǔ)多余的能量，即由超級(jí)電容器和蓄電池組成的儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行充電，需要根據(jù)超級(jí)電容器的端電壓選擇不同的工作狀態(tài)：

1)若U_sc≤U_{sc_opt_down}，邏輯信號(hào)w₂＝0、w₄＝1，其中w₂、w₄是根據(jù)超級(jí)電容電容器端電壓得出的，w₂表示蓄電池的邏輯信號(hào)，w₄表示超級(jí)電容器的邏輯信號(hào)，雙向DC/DC1變換器切除蓄電池，即蓄電池參考功率P_{bat_ref}＝0，雙向DC/DC2變換器控制超級(jí)電容器單獨(dú)工作吸收P_Hess；

2)若U_{sc_opt_down}＜U_sc＜U_{sc_opt_up}，邏輯信號(hào)w₂＝1、w₄＝1，超級(jí)電容器端電壓U_sc處于最優(yōu)工作范圍，通過(guò)低通濾波在各儲(chǔ)能元件間合理分配P_Hess，控制DC/DC1、DC/DC2使蓄電池和超級(jí)電容器共同承擔(dān)功率波動(dòng)，P_{bat_ref}＝P_{bat_pre}，P_{sc_ref}＝P_Hess-P_{bat_ref}，其中P_{bat_pre}為低通濾波得到的蓄電池功率，P_{sc_ref}為超級(jí)電容器的參考功率；

3)若U_{sc_opt_up}≤U_sc＜U_{sc_up}，邏輯信號(hào)w₂＝1、w₄＝1，雙向DC/DC2變換器控制超級(jí)電容器少充電，雙向DC/DC1變換器控制蓄電池多充電，此時(shí)減小低通濾波時(shí)間常數(shù)T，即T＝T_nomal-ΔT(ΔT為時(shí)間常數(shù)T內(nèi)一個(gè)較小的數(shù)，一般取0.1s)；

4)若U_sc≥U_{sc_up}，邏輯信號(hào)w₂＝1、w₄＝0，雙向DC/DC2變換器切除超級(jí)電容器，只由蓄電池吸收能量，直到蓄電池達(dá)到極限，然后雙向DC/DC1變換器切除蓄電池；

(3)若風(fēng)光實(shí)際輸出總功率小于目標(biāo)功率時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)需要釋放能量補(bǔ)償差額，即由超級(jí)電容器和蓄電池組成的儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行放電，需要根據(jù)超級(jí)電容器的端電壓選擇不同的工作狀態(tài)：

1)若U_sc≥U_{sc_opt_up}，邏輯信號(hào)w₁＝0，w₃＝1，其中w₁、w₃是根據(jù)超級(jí)電容電容器端電壓得出的，w₁表示蓄電池的邏輯信號(hào)，w₃表示超級(jí)電容器的邏輯信號(hào)，雙向DC/DC1變換器控制切除蓄電池，即蓄電池參考功率P_{bat_ref}＝0，雙向DC/DC2變換器控制超級(jí)電容器獨(dú)立承擔(dān)放電功率P_Hess；

2)若U_{sc_opt_down}＜U_sc＜U_{sc_opt_up}，邏輯信號(hào)w₁＝1，w₃＝1，超級(jí)電容器端電壓U_sc處于最優(yōu)工作范圍，通過(guò)低通濾波在各儲(chǔ)能元件間合理分配P_Hess，控制雙向DC/DC1變換器、雙向DC/DC2變換器使蓄電池和超級(jí)電容器共同承擔(dān)功率波動(dòng)，P_{bat_ref}＝P_{bat_pre}，P_{sc_ref}＝P_Hess-P_{bat_ref}；

3)若U_{sc_down}＜U_sc≤U_{sc_opt_down}，邏輯信號(hào)w₁＝1，w₃＝1，雙向DC/DC2變換器控制超級(jí)電容器少放電，雙向DC/DC1變換器控制蓄電池多放電，此時(shí)減小低通濾波時(shí)間常數(shù)T，即T＝T_nomal-ΔT；

4)若U_sc≤U_{sc_down}，邏輯信號(hào)w₁＝1，w₃＝0，雙向DC/DC2變換器切除超級(jí)電容器，只能蓄電池釋放能量，直到蓄電池達(dá)到極限，然后雙向DC/DC1變換器切除蓄電池。

在能量管控優(yōu)化方法中，功率分配是采用低通濾波器對(duì)復(fù)合儲(chǔ)能P_hess進(jìn)行濾波，其濾波得到的低頻分量作為蓄電池的功率指令P_{bat_ref}，濾波后的剩余功率即P_{sc_ref}則由超級(jí)電容器提供。

基于復(fù)合儲(chǔ)能的能量管控優(yōu)化方法：復(fù)合儲(chǔ)能包括超級(jí)電容器和蓄電池，針對(duì)超級(jí)電容器和蓄電池的特性采取不同的控制方法，對(duì)于并網(wǎng)變流器采取適合的控制方法。

所述蓄電池的控制方法，即雙向DC/DC1變換器的控制方法，采用恒功率控制方式：由復(fù)合儲(chǔ)能的能量管理和功率分配得到的參考功率P_{bat_ref}，然后將得到蓄電池的直流參考電流I_{bat_ref}與蓄電池實(shí)際電流I_bat進(jìn)行比較，所得的偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)后生成參考電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)PWM調(diào)制后，生成開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)；雙向DC/DC1變換器充放電工作模式的變換是通過(guò)比較風(fēng)光實(shí)際輸出總功率P_pv+P_w與目標(biāo)輸出功率P_tg大小自動(dòng)切換的，P_pv+P_w＞P_tg時(shí)，雙向DC/DC1變換器工作在Buck模式，P_pv+P_w＜P_tg時(shí)，雙向DC/DC1變換器工作在Boost模式。

所述超級(jí)電容的控制方法，即雙向DC/DC2變換器的控制方法，采用恒母線電壓控制方式：直流母線電壓參考值U_{dc_ref}與檢測(cè)的實(shí)際值U_dc相比較，所得的偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)，輸出超級(jí)電容器的直流參考電流I_{sc_ref}，I_{sc_ref}再與檢測(cè)的實(shí)際電流I_sc相比較，所得的偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)電流內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)，輸出參考電壓信號(hào)，然后再經(jīng)過(guò)PWM電路生成開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)；雙向DC/DC2變換器充放電工作模式的變換同樣是通過(guò)比較風(fēng)光實(shí)際輸出總功率P_pv+P_w與目標(biāo)輸出功率P_tg大小自動(dòng)切換的，P_pv+P_w＞P_tg時(shí)，雙向DC/DC2變換器工作在Buck模式，P_pv+P_w＜P_tg時(shí)，雙向DC/DC2變換器工作在Boost模式。

所述并網(wǎng)變流器的控制方法，即雙向DC/AC變換器的控制方法：在并網(wǎng)情況下，雙向DC/AC變換器采用PQ控制的控制方法，在離網(wǎng)情況下，雙向DC/AC變換器采用改進(jìn)下垂控制的控制方法。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所采用的復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)由超級(jí)電容器和蓄電池組成，超級(jí)電容器和蓄電池組成的復(fù)合儲(chǔ)能兼具功率型和能量型特點(diǎn)，其組合使用可以有效減少蓄電池充放電次數(shù)，延長(zhǎng)其使用壽命，并且能提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的利用率，配合復(fù)合儲(chǔ)能的能量管理和控制方法，通過(guò)低通濾波器分配復(fù)合儲(chǔ)能的總功率，使超級(jí)電容器和蓄電池分別承擔(dān)波動(dòng)功率中的高頻分量和低頻分量，通過(guò)對(duì)蓄電池的雙向DC/DC1變換器恒功率控制和超級(jí)電容器的雙向DC/DC2變換器恒母線電壓控制，以及雙向DC/AC變換器的控制方法，降低配電網(wǎng)的網(wǎng)損，提高新能源的利用效率，有效平抑微電網(wǎng)并網(wǎng)時(shí)的功率波動(dòng)，提高區(qū)域電網(wǎng)的電能質(zhì)量，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行；離網(wǎng)狀態(tài)下，保證微電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓、頻率穩(wěn)定，快速補(bǔ)償并/離網(wǎng)切換時(shí)產(chǎn)生的功率差額。

附圖說(shuō)明

圖1是含復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。

圖2復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3超級(jí)電容器的端電壓運(yùn)行區(qū)間圖。

圖4功率分配控制圖。

圖5復(fù)合儲(chǔ)能的能量管理和功率分配流程框圖。

圖6蓄電池雙向DC/DC1變換器控制框圖。

圖7超級(jí)電容器雙向DC/DC2變換器控制框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案以及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明是選擇了一種有源式復(fù)合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，是以超級(jí)電容器端電壓為基礎(chǔ)的復(fù)合儲(chǔ)能能量管理方法和控制方法，在能量管理方面，通過(guò)低通濾波器來(lái)分配復(fù)合儲(chǔ)能的總功率，使蓄電池和超級(jí)電容分別承擔(dān)波動(dòng)功率中的低頻分量和高頻分量；在控制方面，蓄電池的雙向DC/DC1變換器采用的是恒功率控制，超級(jí)電容器的雙向DC/DC2變換器采用恒母線電壓控制，從而實(shí)現(xiàn)平抑風(fēng)光并網(wǎng)波動(dòng)功率和保證離網(wǎng)狀態(tài)下微電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓、頻率穩(wěn)定的目的。

本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)依托于微電網(wǎng)，請(qǐng)參閱圖1，含復(fù)合儲(chǔ)能的簡(jiǎn)化微電網(wǎng)主要包括復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)、并網(wǎng)變流器、LC濾波器、光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)過(guò)母線電容C₁連接到直流母線，然后經(jīng)過(guò)并網(wǎng)變流器以及LC濾波器與交流母線相連，光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)分別與交流母線相連，用以提供產(chǎn)生的電能。

所述的復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)，具體參閱圖2，復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)由超級(jí)電容器和蓄電池組成，蓄電池與超級(jí)電容器為并聯(lián)的方式，蓄電池通過(guò)雙向DC/DC1變換器連接直流母線，超級(jí)電容器通過(guò)雙向DC/DC2變換器連接直流母線，通過(guò)功率變換器控制，超級(jí)電容器和蓄電池的充放電過(guò)程都得到很好的控制，復(fù)合儲(chǔ)能充放電總功率也得到主動(dòng)精確控制，另外圖1、2中，P_pv為光伏發(fā)電輸出功率，P_w為風(fēng)力發(fā)電輸出功率，P_bat、P_sc分別為蓄電池和超級(jí)電容器補(bǔ)償功率，U_bat、U_sc、U_dc分別為蓄電池端電壓、超級(jí)電容器端電壓、直流母線電壓，I_bat、I_sc分別為蓄電池、超級(jí)電容器的充放電電流；

所述雙向DC/DC變換器為非隔離型雙向Buck-Boost變換器；

所述并網(wǎng)變流器為雙向DC/AC變換器；

所述LC濾波器為無(wú)源濾波器，由電感L、電容C組成；

基于復(fù)合儲(chǔ)能的能量管控優(yōu)化方法，充分發(fā)揮蓄電池和超級(jí)電容器的儲(chǔ)能特性，采用超級(jí)電容器根據(jù)自身剩余容量情況優(yōu)先響應(yīng)進(jìn)行充放電的原則，從而降低蓄電池的超倍率、減少循環(huán)次數(shù)，當(dāng)超級(jí)電容器處于最優(yōu)工作范圍時(shí)，通過(guò)低通濾波器對(duì)復(fù)合儲(chǔ)能功率進(jìn)行合理分配，根據(jù)儲(chǔ)能元件各自?xún)?chǔ)能特性，超級(jí)電容器用于平抑復(fù)合儲(chǔ)能功率中的高頻波動(dòng)部分，蓄電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)中主要能量來(lái)源用于平抑低頻波動(dòng)。

在超級(jí)電容器遵循優(yōu)先充放電的能量管控規(guī)則下，依據(jù)超級(jí)電容器端電壓U_sc大小選擇其工作狀態(tài)，超級(jí)電容器的端電壓運(yùn)行區(qū)間，具體參閱圖3，其中U_{sc_down}、U_{sc_up}是超級(jí)電容器設(shè)置的工作電壓下限和上限，[U_{sc_opt_down},U_{sc_opt_up}]是超級(jí)電容器的最優(yōu)工作區(qū)間，選擇分析如下，具體參閱圖5：

(1)根據(jù)所檢測(cè)的風(fēng)光實(shí)際輸出總功率與系統(tǒng)設(shè)定的目標(biāo)功率進(jìn)行比較，當(dāng)風(fēng)光實(shí)際輸出總功率大于目標(biāo)功率時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)需要存儲(chǔ)多余的能量，當(dāng)風(fēng)光實(shí)際輸出總功率小于目標(biāo)功率時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)需要釋放能量補(bǔ)償差額(P_Hess為復(fù)合儲(chǔ)能的總吸收/釋放功率)；

(2)若風(fēng)光實(shí)際輸出總功率大于目標(biāo)功率時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)需要存儲(chǔ)多余的能量，此時(shí)根據(jù)超級(jí)電容器的端電壓選擇不同的工作狀態(tài)：

1)若U_sc≤U_{sc_opt_down}，邏輯信號(hào)w₂＝0、w₄＝1，(其中w₁、w₂、w₃、w₄是根據(jù)超級(jí)電容電容器端電壓得出的，w₁、w₂表示蓄電池的邏輯信號(hào)，w₃、w₄表示超級(jí)電容器的邏輯信號(hào))則超級(jí)電容器的充電能力強(qiáng)，此時(shí)雙向DC/DC1變換器切除蓄電池，其功率P_{bat_ref}＝0，雙向DC/DC2變換器控制超級(jí)電容器單獨(dú)工作吸收P_Hess，這樣也可以加速超級(jí)電容器進(jìn)入最優(yōu)工作范圍；

2)若U_{sc_opt_down}＜U_sc＜U_{sc_opt_up}，邏輯信號(hào)w₂＝1、w₄＝1，超級(jí)電容器端電壓U_sc處于最優(yōu)工作范圍，為了發(fā)揮儲(chǔ)能元件各自?xún)?chǔ)能特性去平抑不同頻段的功率波動(dòng)和減少蓄電池的響應(yīng)頻率次數(shù)，通過(guò)低通濾波在各儲(chǔ)能元件間合理分配P_Hess，再控制雙向DC/DC1變換器、雙向DC/DC2變換器使蓄電池和超級(jí)電容器共同承擔(dān)功率波動(dòng)，P_{bat_ref}＝P_{bat_pre}，P_{sc_ref}＝P_Hess-P_{bat_ref}(P_{bat_pre}為P_Hess通過(guò)低通濾波得到的蓄電池功率)；

3)若U_{sc_opt_up}≤U_sc＜U_{sc_up}，邏輯信號(hào)w₂＝1、w₄＝1，雙向DC/DC2變換器控制超級(jí)電容器要少充電，雙向DC/DC1變換器控制蓄電池要多充電，此時(shí)減小低通濾波時(shí)間常數(shù)T，即T＝T_nomal-ΔT，這樣增加了蓄電池的充電功率，減少了超級(jí)電容器的充電功率，防止超級(jí)電容器越限；ΔT為時(shí)間常數(shù)T內(nèi)一個(gè)較小的數(shù)，一般取0.1s；

4)若U_sc≥U_{sc_up}，邏輯信號(hào)w₂＝1、w₄＝0，雙向DC/DC2變換器切除超級(jí)電容器，只能蓄電池吸收能量，直到蓄電池達(dá)到極限，此時(shí)雙向DC/DC1變換器切除蓄電池；

(3)若風(fēng)光實(shí)際輸出總功率小于目標(biāo)功率時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)需要釋放能量補(bǔ)償差額，即由超級(jí)電容器和蓄電池組成的儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行放電，需要根據(jù)超級(jí)電容器的端電壓選擇不同的工作狀態(tài)：

1)若U_sc≥U_{sc_opt_up}，邏輯信號(hào)w₁＝0，w₃＝1，超級(jí)電容器剩余容量充足，放電能力強(qiáng)，由其獨(dú)立承擔(dān)放電功率P_Hess，雙向DC/DC1變換器控制器切除蓄電池，減少蓄電池的放電次數(shù)，P_{bat_ref}＝0，從而使超級(jí)電容器快速進(jìn)入最優(yōu)工作范圍；

2)若U_{sc_opt_down}＜U_sc＜U_{sc_opt_up}，邏輯信號(hào)w₁＝1，w₃＝1，超級(jí)電容器端電壓U_sc處于最優(yōu)工作范圍，通過(guò)低通濾波在各儲(chǔ)能元件間合理分配P_Hess，控制雙向DC/DC1變換器、雙向DC/DC2變換器使蓄電池和超級(jí)電容器共同承擔(dān)功率波動(dòng)，P_{bat_ref}＝P_{bat_pre}，P_{sc_ref}＝P_Hess-P_{bat_ref}，超級(jí)電容器和蓄電池同時(shí)工作；

3)若U_{sc_down}＜U_sc≤U_{sc_opt_down}，邏輯信號(hào)w₁＝1，w₃＝1，雙向DC/DC2變換器控制超級(jí)電容器少放電，DC/DC1控制蓄電池多放電，此時(shí)減小低通濾波時(shí)間常數(shù)T，即T＝T_nomal-ΔT，這樣就增加了蓄電池的放電功率，減少了超級(jí)電容器的放電功率，防止超級(jí)電容器越限；

4)若U_sc≤U_{sc_down}，邏輯信號(hào)w₁＝1，w₃＝0，雙向DC/DC2變換器切除超級(jí)電容器，只能蓄電池釋放能量，直到蓄電池達(dá)到極限，此時(shí)雙向DC/DC1變換器切除蓄電池。

在復(fù)合儲(chǔ)能的能量管控優(yōu)化方法中，功率分配是采用超級(jí)電容器發(fā)揮其功率密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)承擔(dān)高頻波動(dòng)部分，蓄電池發(fā)揮其能量密度大的特點(diǎn)承擔(dān)低頻波動(dòng)部分的原則，采用低通濾波器對(duì)復(fù)合儲(chǔ)能P_Hess進(jìn)行濾波以此區(qū)分復(fù)合儲(chǔ)能中的高頻波動(dòng)量和低頻波動(dòng)量，濾波得到的低頻分量作為蓄電池的功率指令P_{bat_ref}，濾波后的剩余功率P_{sc_ref}即(P_Hess-P_{bat_ref})則由超級(jí)電容器提供，具體分配流程參照?qǐng)D4，通過(guò)風(fēng)光實(shí)際輸出總功率(P_pv+P_w)與目標(biāo)功率P_tg進(jìn)行比較得到P_Hess，采用低通濾波器對(duì)復(fù)合儲(chǔ)能P_Hess進(jìn)行濾波，得到P_{bat_ref}和P_{sc_ref}，分配公式參照公式(1)，

其中，T為低通濾波器的時(shí)間常數(shù)，由蓄電池平抑的波動(dòng)功率頻帶確定，P_{bat_ref}、P_{sc_ref}大于0表示放電，小于0表示充電；1/(1+TS)為低通濾波器的環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。

基于復(fù)合儲(chǔ)能的能量管控優(yōu)化方法，復(fù)合儲(chǔ)能在工作過(guò)程中，蓄電池端電壓變化幅度小，用來(lái)平抑風(fēng)光波動(dòng)功率中的低頻波動(dòng)部分，蓄電池的雙向DC/DC 1變換器采用恒功率控制，超級(jí)電容器的端電壓變化幅度大，用來(lái)平抑風(fēng)光波動(dòng)功率中的高頻波動(dòng)部分，超級(jí)電容器的雙向變換器DC/DC2采用恒母線電壓控制，對(duì)于并網(wǎng)變流器，即雙向DC/AC變換器，在并網(wǎng)情況下，雙向DC/AC變換器采用PQ控制的控制策略，在離網(wǎng)情況下，雙向DC/AC變換器采用改進(jìn)下垂控制的控制策略。

蓄電池的控制方法，即雙向DC/DC1變換器的控制方法，其控制框圖具體參照?qǐng)D6，蓄電池的參考功率P_{bat_ref}是依據(jù)復(fù)合儲(chǔ)能的能量管理和功率分配方法得到，參考功率P_{bat_ref}與蓄電池的端電壓U_bat相除得到蓄電池的直流參考電流I_{bat_ref}，將直流參考電流I_{bat_ref}與蓄電池實(shí)際電流I_bat進(jìn)行比較，所得的偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)后生成參考電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)PWM調(diào)制后，生成開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)。而蓄電池雙向DC/DC1變換器充放電工作模式的變換是通過(guò)比較風(fēng)光實(shí)際輸出總功率P_pv+P_w與目標(biāo)輸出功率P_tg大小自動(dòng)切換的，當(dāng)P_pv+P_w＞P_tg時(shí)，說(shuō)明風(fēng)光輸出的功率過(guò)剩，需要蓄電池儲(chǔ)存多余的電能，比較器輸出邏輯值1，再與根據(jù)復(fù)合儲(chǔ)能的能量管理和功率分配策略得到的w₂信號(hào)、PWM的開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)相結(jié)合控制開(kāi)關(guān)管s₂的通斷，使雙向DC/DC1變換器工作于Buck模式，蓄電池轉(zhuǎn)入充電狀態(tài)吸收電能；當(dāng)P_pv+P_w＜P_tg時(shí)，說(shuō)明風(fēng)光輸出功率不足，需要蓄電池輸出功率補(bǔ)償差額，比較器輸出邏輯值0，再與根據(jù)復(fù)合儲(chǔ)能的能量管理和功率分配方法得到的w₁信號(hào)、PWM的開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)相結(jié)合控制開(kāi)關(guān)管s₁的通斷，使雙向DC/DC1變換器工作于Boost模式，蓄電池轉(zhuǎn)入放電狀態(tài)釋放電能；

超級(jí)電容的控制方法，即雙向DC/DC2變換器的控制方法，其控制框圖具體參照?qǐng)D7，雙向DC/DC2變換器采用電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，直流母線電壓參考值U_{dc_ref}與其實(shí)際值U_dc相比較，其偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)后輸出超級(jí)電容器的直流參考電流I_{sc_ref}，I_{sc_ref}再與實(shí)際電流I_sc相比較產(chǎn)生偏差信號(hào)，此值經(jīng)過(guò)電流內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)后輸出參考電壓信號(hào)，然后再經(jīng)過(guò)PWM電路生成開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)。超級(jí)電容器雙向DC/DC 2變換器充放電工作模式的變換同樣是通過(guò)比較風(fēng)光實(shí)際輸出總功率P_pv+P_w與目標(biāo)輸出功率P_tg大小自動(dòng)切換的，當(dāng)P_pv+P_w＞P_tg時(shí)，說(shuō)明風(fēng)光輸出的功率過(guò)剩，需要超級(jí)電容器儲(chǔ)存多余的電能，比較器輸出邏輯值1，再與根據(jù)復(fù)合儲(chǔ)能的能量管理和功率分配策略得到的w₃信號(hào)、PWM的開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)相結(jié)合控制開(kāi)關(guān)管s₃的通斷，使雙向DC/DC 2變換器工作于Buck模式，超級(jí)電容器轉(zhuǎn)入充電狀態(tài)吸收電能；當(dāng)P_pv+P_w＜P_tg時(shí)，說(shuō)明風(fēng)光輸出功率不足，需要超級(jí)電容器輸出功率補(bǔ)償差額，比較器輸出邏輯值0，再與根據(jù)復(fù)合儲(chǔ)能的能量管理和功率分配策略得到的w₄信號(hào)、PWM的開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)相結(jié)合控制開(kāi)關(guān)管s₄的通斷，使雙向DC/DC 2變換器工作于Boost模式，超級(jí)電容器轉(zhuǎn)入放電狀態(tài)釋放電能；

并網(wǎng)變流器的控制方法，即雙向DC/AC變換器的控制方法，當(dāng)風(fēng)光發(fā)電輸出的電能有多余時(shí)，變換器DC/AC工作于整流狀態(tài)，將交流電整流成直流電給復(fù)合儲(chǔ)能充電；當(dāng)風(fēng)光發(fā)電輸出的電能不足時(shí)，復(fù)合儲(chǔ)能釋放電能，DC/AC工作于逆變狀態(tài)，將直流電逆變成交流電補(bǔ)償風(fēng)光輸出的功率差額，在并網(wǎng)情況下，雙向DC/AC變換器采用PQ控制的控制方法，在離網(wǎng)情況下，雙向DC/AC變換器采用改進(jìn)下垂控制的控制方法。

綜上所述，本發(fā)明的基于復(fù)合儲(chǔ)能的能量管控方法及優(yōu)化控制方法，采用功率型超級(jí)電容器與能量型蓄電池組成的復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)，依據(jù)超級(jí)電容器遵循優(yōu)先充放電的能量管控規(guī)則，根據(jù)超級(jí)電容器端電壓的運(yùn)行區(qū)間，使超級(jí)電容器和蓄電池合理的分擔(dān)P_Hess，針對(duì)超級(jí)電容器和蓄電池的雙向DC/DC變換器分別采取恒功率控制方式和恒母線電壓控制方式，很好的實(shí)現(xiàn)了平抑風(fēng)光并網(wǎng)波動(dòng)功率和保證離網(wǎng)狀態(tài)下微電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓、頻率穩(wěn)定的目的。