[00763058]微电网中储能系统的先进控制关键技术及应用

该项目属于电气工程领域，涉及微电网、储能、电力电子、先进控制等多方面技术。 微电网以其对分布式电源的有效利用及灵活智能的控制特点，成为未来电力发展战略的重点之一。随机波动性可再生能源与冲击性负荷严重危害低惯量微电网的安全高效运行，先进储能控制技术是解决这一问题的重要手段。微电网中储能控制方法都属于无限时间稳定性范畴，无法掌握暂态特性，电能质量难以满足暂态要求，此外，梯次电池组成能量型储能配合功率型储能的混合储能优化运行还需解决储能监管、功率分配、系统普适性等问题。因此，引入有限时间控制技术研究微电网中储能系统的先进控制关键技术及应用，有效提高电能质量，降低成本，提升了微电网的运行效能。 在国家自然科学基金、省科技项目和国网公司委托项目的支持下，团队历经多年刻苦攻关，形成了一套储能先进控制技术体系并推广应用。针对冲击负荷微电网电压质量问题，首次提出基于有限时间的储能快速电压控制技术。分析冲击中的暂态电能质量，将有限时间理论引入滑模控制技术，奠定了有限时间系统暂态分析基础，提出新型混合终端滑模，突破性地得到电压稳定的精确时间，实现了储能系统在预设的精确短时间内快速平抑电压波动，控制暂态电压边界，解决了冲击负荷对电能质量暂态性能影响。针对随机波动性可再生能源带来的安全经济运行难题，提出含梯次电池的混合储能有限时间协同控制技术。提出智能模块化架构的梯次储能系统集成方法，研制了组串式集装箱梯次储能装备，解决梯次电池的一致性问题。建立梯次电池容量和健康度复合模型；提出平滑功率快速波动的有限时间无源混合储能协同控制方法，改善系统电能质量延长电池寿命，从能量成型角度分配功率，突破了传统固定截止频率的局限性，从根本上改善控制器适应性，提升新能源消纳能力，实现了微电网安全经济运行。针对负载不易测量、电池参数时变以及外部扰动等问题，提出混合储能的自适应有限时间控制技术。建立变系数有限时间负载观测器，实现了负载状态的有限时间精确重构；研制的梯次储能监管平台，保障储能可靠性；提出双储虚拟同步电机技术实现与电网的友好交互，设计自适应干扰补偿器，构建具有抗干扰能力的储能控制系统，实现了电池参数变化及外部干扰情况下系统强鲁棒性。 项目获得授权发明专利10项，申请发明专利5项，实用新型3项，制定标准1项，发表论文20多篇。项目成果经查新具有突出的实质性特点和显著的进步，整体技术达到国内领先水平。项目成果已在沪、浙、苏等地多处推广，3年新增产值1.58亿元，新增利润2550万元，经济社会效益显著。项目成果促成首套MW级基于退役动力电池梯级利用的光柴储微电网项目于2017年12月成功接入国网江苏省电力公司的大数据平台，实现了梯次储能的商业化推广价值，标志着储能系统成本进入1元/Wh新时代，提高新能源消纳。项目成果带动新能源微电网与储能产业的发展，支撑中国绿色发展战略的实施。