孙舒婷
英国格拉斯哥大学詹姆斯瓦特工程学院
【摘要】随着社会发展和科技的进步，我国对于化石能源的开采变本加厉，造成严重的环境污染。可在生清洁能源成为能源结构调整的必然选择。可再生能源是从可再生资源资源收集的能量，太阳能、风能、地热能等等，通常是为了发电、空气和水的加热以及冷却、运输等几大领域，可在生能源分布在广阔的地理区域，缓解了环境恶化的趋势以及能源紧张等问题，但由于分布区域较广，可再生能源的输出功率较为不稳定，给电力系统造成了较大的影响。混合储能系统采用了不同的存储技术提高性能，由蓄电池和超级电容组成，能很好的解决电力不稳定的状况。而微电网作为包含了可再生能源的技术提高了电力系统的发电可靠性，微电网能量管理能够保证可再生能源的有效利用[1]。混合储能系统能够在微电网系统中对相应的功率进行分配，延长蓄电池的寿命以及提高为微电网的稳定运行。基于混合储能的微电量能量管理系统对电力发展有重要意义，能够保证可再生能源的有效利用，以及微电网的安全稳定运行。
【关键词】混合储能；微电网；能量管理；研究现状；改进策略
在现代社会中，能源供给主要是以电力为基础，促进社会经济向前发展。而我国对于化石能源的开采带来了极大的污染，逐渐向使用可再生能源过渡，可再生能源的分布式发电技术能够避免污染严重，实现能源的利用。在传统电网中，过多的汇入分布式能源，会给电网的运行带来较大负担。微电网能够是可再生能源与电网之间的纽带，是集可再生资源以及储能系统等的发电系统，在微电网中运用混合储能可以延长蓄电池的寿命，提高系统运行的稳定性。而对微电网的能量管理策略是能够实现可再生能源的有效利用，系统稳定运行的重要保障。
1.微电网现状
微电网作为包含可再生能源的一种技术，同时是对分布式发电技术研究的内容，受到多个国家的关注与重视。许多的国家针对电力系统的发电要求，建立了微电网的实验室，对微电网的各个方面进行研究，提高了可再生能源的利用率，减少了环境污染。我国为了扩大可再生能源在电力系统的运用，微电网发挥了重要的作用，实现了电力系统的分布式发电，给各个地域带来了良好的作用。
2.混合储能现状
储能系统是微电网的重要组成部分，能够保证供电的稳定性，平衡功率的波动。但目前我国的储能系统较为单一，不能满足微电网的需求，是急需处理的问题。因此，有人提出以混合储能的形式将不同的储能元件的优点发挥出来，能够减少蓄电池的放电次数，延长使用寿命，降低混合储能系统的组建成本。我国在对微电网示范工程的建设中，对混合储能进行深入研究，超级电容混合储能系统有了较好发展，增强了能量储存的系统的能力以及延长寿命，在微电网系统中也得到了较好的应用[2]。
3.微电网能量管理现状与研究策略
微电网作为一种新型电力系统，与传统电网一样，同样存在能量管理的问题。微电网中主要是以太阳能、风能等可再生能源分布式发电，会受到天气以及环境的影响，功率存在一定的波动。微电网在并网运行和独立运行时的能量管理目标不一致，在并网运行时，微电网功率的波动会与传统电网功率交换，需要考虑到微电网的运转成本，传统电网的电力调度计划，在考虑到各个环节后最大化微电网运行效益。当微电网处于独立运行的状态时，传统电网不再对微电网进行支撑，需要利用储能系统稳定功率的变化，维持功率稳定，并且保证微电网的安全运行。
近年来，根据微电网能量管理的研究，将微电网能量管理中出现的问题进行优化解决，包括功率的波动和稳定以及电源的运行，优化解决策略需要缩短经济费用，降低环境污染，减轻电量负荷以及输送电能的最大化。根据各个研究可以从影响因素上考虑到可再生能源的随机性，建立微电网经济运行模式；考虑到混合储能设备所需要的成本投入，在时间上对微电网能量进行协调控制，优化电源分布和电网负荷的运行状态；对风速进行预测的微电网能量管理策略，进行对风速的预测，根据预测结果确定风机的输出功率以及系统的运行模式，可以制定相应的计划；对微电网电源运转中的能源成本、发电过程中所产生的污染物对环境造成的影响，还有微电网的各配置的维护成本以及投入人力，实行微电网经济运行模式，实现调度阶段的微电网安全性与稳定性。但是目前的研究表明，混合储能技术的优势没有完全发挥，微电网能量管理策略还处于理论研究阶段，并没有成熟的运用，因此好需要对微电网能量管理策略进行深入研究，早日解决混合储能系统运用于微电网系统中的能量管理。
4.微电网中混合储能系统能量管理策略
4.1混合储能的功率分配
混合储能系统运用于微电网系统中，首先解决的就是蓄电池和超级电容的功率分配问题，对混合储能功率先进行滤波，滤波后得到的部分就作为蓄电池的功率，剩余部分交给超级电容补偿，就能够完成蓄电池以及超级电容的功率分配，能够满足混合储能系统的工作需求。在混合储能工作状态中，储能系统放电时由蓄电池提供功率或是蓄电池为总电流的低频分量，超级电容为总电流的高频分量，通过对滤波的更改可以调节混合储能对电流的响应速度。
4.2功率最大阈值策略
当储能系统要求补偿的功率超过蓄电池或超级电容的功率，或者蓄电池和超级电容的电量已经达到了最大限值，不允许继续放电时，如果继续使用滤波分配后的功率作为储能系统的的放电指令，会造成储能系统的电量过于饱和，甚至会对储能系统造成损坏。因此，需要对蓄电池以及超级电容的的功率指令进行修改，使得在正常的功率允许范围内运行，所以在滤波进行功率分配时需要对功率分配的阈值进行相应的限制，如果功率指令超过了允许范围，就按照最大限值进行充放电，但在不同情况下对蓄电池和超级电容的限制是不同的，要根据实际情况进行限制。
4.3蓄电池和超级电容电量的协调控制策略
超级电容功率以及能量偏离正常时，需要及时采取措施使得超级电容重新储存电能以便应对下一次的功率最大化。在采用滤波将功率进行分配时需要对电流值增加一个偏差区域值来控制电流的变化。这样不仅能够实现对超级电容的电流调节，而且总电流也不会随之变化。超级电容偏差较大时，要用最大电流对超级电容进行充放电，使得电量恢复到正常区域[3]。当电量偏差变小时，减小对超级电容的充放电，电流恢复正常时，不再对超级电容充放电。
当电流的波动较大时，超级电容的电量也会有较大波动，所以会对偏差的电流产生一定的影响，使得蓄电池的电流也受到影响。所以要在偏差电流的计算环节加上滤波的分配，减轻偏差电流对蓄电池电流造成的影响。
5.结语
基于混合储能的微电网在现代社会受到人们广泛关注，微电网中的混合储能系统的能量管理也受到人们的重视，对混合储能系统进行能量管理，可以将蓄电池稳定放电与超级电容适合循环放电的特点相结合，能够改善电力系统的稳定性，延长电池的使用寿命，降低微电网的运行成本。而使用混合储能系统的微电网系统以分布式发电电源进行并网，对传统的能源发电做了补充，增加了电源的稳定性以及灵活性，降低了电网管理的难度，同时对供电的稳定性。电能的质量和安全有全面保障，用户需求得到满足。
参考文献：
[1]柯海山. 基于混合储能微电网控制策略研究[J]. 科学与信息化,2021(6):12.
[2]张宇涵,杜贵平,雷雁雄,等. 直流微网混合储能系统控制策略现状及展望[J]. 电力系统保护与控制,2021,49(3):177-187.
[3]金强,杨卫红,王涛,等. 考虑混合储能调频需求的独立微电网投资优化[J]. 电力科学与技术学报,2021,36(1):52-62.