CN102856924A - 一种基于复合储能的微电网平滑切换控制方法与策略 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于复合储能的微电网平滑切换控制方法与策略，设置含多种分布式电源的低压微电网，所述低压微网中的公共连接点PCC、各分布式电源和所有支路的开关由微网能量管理***EMS进行监控，微网能量管理***EMS通过检测微电网公共连接点PCC的开/合状态来判定低压微电网处于孤岛运行状态或并网运行状态，其特征在于：在所述含多种分布式电源的低压微电网中设置由超级电容器和蓄电池组成的复合储能单元，在微网能量管理***EMS对低压微电网监控的基础上利用复合储能单元对微电网平滑切换控制。本发明通过充分利用复合储能特点，可大幅度提高微电网在切换紧急状态下的供电可靠性和供电质量，有利于微电网推广和应用。

Description

一种基于复合储能的微电网平滑切换控制方法与策略

技术领域

本发明涉及微电网平滑切换控制方法，尤其是一种基于复合储能的微电网平滑切换控制方法与策略。属于电力***输配电技术领域。

背景技术

微电网有并网和孤岛两种运行模式，正常情况下微电网与公共配电网并网运行，其电压和频率稳定性都由公共配电网支撑，当配电网或微电网内部出现故障，微电网与配电网的公共连接点（PCC）将立即断开，微电网由并网运行状态转为孤岛运行状态。对大部分微电网而言，微电网中的利用可再生资源发电的分布式电源出力并不能完全满足负荷需求，当微电网由并网转入非计划孤岛运行时往往出现功率缺额，导致微电网无法保持电压和频率稳定，严重时将造成分布式电源退出运行，负荷断电，整个微电网陷入崩溃。因此研究微电网并网运行向非计划孤岛切换以及孤岛运行向并网切换的控制方法与策略，确保微电网的在不同运行模式下平稳过渡，对提高微电网的电能质量和供电可靠性具有重要意义。

目前对运行模式切换的研究主要集中在源与网之间的切换，即单台带负载的分布式电源与公共配电网并网运行和脱网孤岛运行之间的切换，而对整个微电网与公共配电网网际之间的运行模式切换研究相对较少。目前已有的微电网运行模式平滑切换方法主要有两种：

一、主电源采用V/F控制的切换模式：微电网由并网向孤岛运行切换时，作为孤岛运行主电源的分布式电源由并网的PQ控制转为V/F控制，同时改变逆变器控制参数以实现微电网运行模式平滑切换。这种切换方法存在的主要问题是：（1）实际微电网在孤岛运行时，主电源一般要求具备良好地稳定性和较大的容量，往往只会选择柴油发电机或储能装置，而不选分布式电源，但并网时柴油发电机处于停机状态，储能装置也往往处于浮充状态，因此实际微电网由并网向非计划孤岛切换过程中能够将主电源由PQ控制转为V/F控制的情形较为少见。（2）该方法没有考虑并网转非计划孤岛时功率缺额的情况，只考虑切换后孤岛运行能达到功率平衡或缺额不大的情形，尚若非计划切换后孤岛功率缺额较大，作为主电源的分布式电源容量有限，无法填补微电网功率缺额，则平滑切换将无法实现。

二、分布式电源均采用下垂控制的切换模式：微电网中的分布式电源在并网时均采用PQ控制，孤岛运行时均转为下垂控制，切换时在基本下垂控制器中增加下垂额定点调节环，通过该环路的投切实现并网与孤岛控制模式的平滑转换。该方法同样没有充分考虑非计划切换过程中功率缺额的影响，如果非计划切换后孤岛功率缺额较大，采用下垂控制对分布式电源可调容量要求较高，在渗透率较低的微电网中平滑切换将难以实现。

发明内容

本发明的目的，是为了解决现有技术中微电网由并网向非计划孤岛切换时出现功率缺额而导致电能质量严重下降，以及微电网并网时微电网与公共配电网存在不同步的问题，提供一种基于复合储能的微电网平滑切换控制方法与策略。

本发明的目的可以通过以下技术方案达到：

一种基于复合储能的微电网平滑切换控制方法与策略，设置含多种分布式电源的低压微电网，所述低压微网中的公共连接点PCC、各分布式电源和所有支路的开关由微网能量管理***EMS进行监控，微网能量管理***EMS通过检测微电网公共连接点PCC的开/合状态来判定低压微电网处于孤岛运行状态或并网运行状态，其特征在于：在所述含多种分布式电源的低压微电网中设置由超级电容器和蓄电池组成的复合储能单元，在微网能量管理***EMS对低压微电网监控的基础上利用复合储能单元对微电网平滑切换控制，具体方法与策略如下：

1）由并网运行转非计划孤岛切换控制

当检测到微电网公共连接点PCC处于断开状态时，低压微电网由并网运行向非计划孤岛进行切换，在不改变分布式电源运行控制模式前提下，将超级电容器和蓄电池组成的复合储能装置作为微电网孤岛运行时的主电源，在设计合理的复合储能装置结构和充放电控制方法的基础上，通过制定合适的微电网并网转非计划孤岛切换控制策略，确保切换前后重要负荷正常供电和分布式电源正常运行；

2）由孤岛运行转并网切换控制

当检测到公共配电网恢复供电时，将微电网由孤岛运行状态切换到并网运行，通过并网前对作为主电源的复合储能进行预同步控制，将低压微电网的电压和相角调整到与公共配电网基本一致，从而有效地减少了孤岛向并网运行切换时的冲击和振荡，确保运行模式切换过程中的平稳过渡。

进一步地，由并网运行转非计划孤岛切换控制时，根据超级电容器端口电压u_cap大小来控制超级电容器和蓄电池的投切，以稳定复合储能单元中直流母线电压u_c为目标调节超级电容器组合蓄电池的出力，设复合储能单元中超级电容器运行电压上限为u_cap-up，运行电压下限为u_cap-low，端口电压余量系数为α(0<α<1)，则并网转非计划孤岛的切换控制策略如下：

1）微网EMS***通过光纤通信获取PCC点开断信息以判断微电网是否孤岛运行，当监测到微电网孤岛运行时立即将超级电容器由浮充状态切换到放电状态，同时将复合储能单元由充电模式切换到V/F控制放电模式；为最大限度减小复合储能装置投入对微电网的冲击影响，复合储能V/F控制的参考电压和参考频率/相角取PCC点断开瞬间公共配电网的电压和频率/相角值；

2）由于微电网存在功率缺额，复合储能单元通过V/F控制输出功率稳住微电网电压和频率，复合储能直流母线电压u_c下降，超级电容器瞬时响应出力，迅速填补微电网功率缺额，与此同时超级电容器端口电压u_cap逐渐下降；

3）当u_cap-up>u_cap>αu_cap-up时，切除低压微电网中的次要负荷，若由复合储能单元中的蓄电池组的最大输出功率为P_bat-up，此时其余分布式电源功率之和为S_dg-whole，切除前的负荷总功率为S_load-whole，切除后所剩负荷功率为S_load-res，则需切除的次要负荷功率S_load-cut须满足以下表达式：

$\left\{\begin{array}{c}{S}_{\mathrm{load}-\mathrm{res}}=S_{\mathrm{load}-\mathrm{whole}}-S_{\mathrm{load}-\mathrm{cut}}\\ \mathrm{\&beta;}{P}_{\mathrm{bat}-\mathrm{up}}+{\left|S\right|}_{\mathrm{dg}}-{\left|S\right|}_{\mathrm{load}-\mathrm{res}}\&GreaterEqual;0\end{array}\right.---\left(1\right)$

表达式（1）中β(0<β<1)为功率余量系数，其作用是当蓄电池单独作为主电源工作时，确保能在逆变后具有一定的有功和无功可调容量，以平抑其它分布式电源或重要负荷的变化带来的功率波动；

4）当u_cap=αu_cap-up时，复合储能单元中的蓄电池组由浮充状态切换至放电模式，此时蓄电池和超级电容器同时作为主电源向微电网进行供电；

5）当u_cap-low<u_cap<αu_cap-up时，超级电容器组放电至端电压u_cap逐渐下降，蓄电池组供电逐渐提升至稳定状态；当u_cap=u_cap-low时，切除超级电容器组，由蓄电池组单独作为主电源对微电网重要负荷进行供电。

进一步地，由孤岛运行转并网切换控制时，当检测到公共配电网恢复供电时，将低压微电网调整到合适状态后重新并入到配电网中，即将微电网由孤岛运行状态切换到并网运行，其切换控制策略如下：

1）为了减小并网合闸时的冲击，并网前通过预同步控制将电压和相角调到与公共配电网基本一致，本发明采用直接调整主电源V/F控制的参考电压和参考频率的方式进行预同步控制；

2）进行预同步控制调整时，测量复合储能单元中逆变器输出端口电压的dq轴分量v_d、v_q，低压微电网相角值θ，公共配电网的电压dq轴分量v_d-grid和v_q-grid，公共配电网相角θ_grid，当微电网和公共配电网的电压和相角满足如下表达式（2）时，实施并网操作；

上式中｜U|_grid和｜U｜分别为公共配电网和微电网电压幅值，｜U｜_N为额定电压幅值，θ为微电网相角值，θ_grid公共配电网相角；

3）并网完成后，立即将复合储能单元由V/F控制模式切换到充电模式，超级电容器组和蓄电池组转入充电状态，然后恢复对次要负荷的供电。

进一步地，所涉及的低压微电网电压等级为380V，可包括光伏、风力发电机、重要负荷A、次要负荷B和次要负荷C；所述光伏、风力发电机和复合储能装置通过逆变器接入低压微电网；所述光伏、风力发机、复合储能装置和所有支路的开关由微网能量管理***EMS进行监控。

进一步地，低压微电网在并网运行时，光伏发电回路和风力发电回路采用PQ控制，复合储能单元中的蓄电池组处于浮充状态，超级电容器组处于浮充状态。

进一步地，当进入孤岛运行状态时，光伏发电回路和风力发电回路仍采用PQ控制，复合储能单元作为主电源，采用V/F控制维持微电网电压和频率稳定。

本发明具有如下突出的有益效果：

1、通过充分利用复合储能特点，在不改变分布式电源运行控制模式前提下，通过制定合适的微电网并网运行转非计划孤岛切换控制策略，确保切换前后重要负荷正常供电和分布式电源正常运行，这将大幅度提高微电网在切换紧急状态下的供电可靠性和供电质量，有利于微电网推广和应用。

2、当微电网由孤岛运行向并网运行切换时，通过对复合储能单元进行预同步控制，将低压微电网的电压和相角调整到与公共配电网基本一致，有效地减少了并网切换时的冲击和振荡，实现微电网由孤岛运行向并网的平滑切换。

3、本发明在低压微电网中设置由超级电容器和蓄电池组成的复合储能单元，即可发挥超级电容功率密度大、响应速度快特点，又可兼顾蓄电池能量密度高的优点，可有效解决微电网由并网运行向非计划孤岛切换时功率不平衡的问题。

4、在微电网切换过程中，通过设计电容电压外环和电感电流内环的双闭环充放电控制方法，能在复合储能装置迅速响应和大量出力同时，维持直流母线电压稳定，确保整个复合储能装置保持稳定运行。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例涉及的低压微电网的结构示意图。

图2为本发明一个具体实施例涉及的复合储能单元结构示意图。

图3为本发明涉及的复合储能单元充/放电原理示意图。

图4为本发明涉及的复合储能单元充/放电控制器双环控制框图。

图5为本发明一个具体实施例涉及的预同步控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述：

本实施例涉及的基于复合储能的微电网平滑切换控制方法与策略，设置含多种分布式电源的低压微电网，所述低压微网中的公共连接点PCC、各分布式电源和所有支路的开关由微网能量管理***EMS进行监控，微网能量管理***EMS通过检测微电网公共连接点PCC的开/合状态来判定低压微电网处于孤岛运行状态或并网运行状态，其特征在于：在所述含多种分布式电源的低压微电网中设置复合储能单元，在微网能量管理***EMS对低压微电网监控的基础上利用复合储能单元对微电网平滑切换控制，具体方法与策略如下：

1）并网运行转非计划孤岛切换控制：当检测到微电网公共连接点PCC处于断开状态时，低压微电网由并网运行向非计划孤岛进行切换，在不改变分布式电源运行控制模式前提下，将超级电容器和蓄电池组成的复合储能装置作为微电网孤岛运行时的主电源，在设计合理的复合储能装置结构和充放电控制方法的基础上，通过制定合适的微电网并网转非计划孤岛切换控制策略，确保切换前后重要负荷正常供电和分布式电源正常运行；

2）孤岛运行转并网切换控制：当检测到公共配电网恢复供电时，将微电网由孤岛运行状态切换到并网运行，通过并网前对作为主电源的复合储能进行预同步控制，将低压微电网的电压和相角调整到与公共配电网基本一致，从而有效地减少了孤岛向并网运行切换时的冲击和振荡，确保运行模式切换过程中的平稳过渡。

下面对本实施例中涉及的并网运行转非计划孤岛切换控制和孤岛运行转并网切换控制进行详细描述：

在并网运行转非计划孤岛切换控制时，根据超级电容器端口电压u_cap大小来控制超级电容器和蓄电池的投切，以稳定复合储能单元中直流母线电压u_c为目标调节超级电容器组合蓄电池的出力，设复合储能单元中超级电容器运行电压上限为u_cap-up，运行电压下限为u_cap-low，端口电压余量系数为α(0<α<1)，则并网转非计划孤岛的切换控制策略如下：

1）微网EMS***通过光纤通信获取PCC点开断信息以判断微电网是否孤岛运行，当监测到微电网孤岛运行时立即将超级电容器由浮充状态切换到放电状态，同时将复合储能单元由充电模式切换到V/F控制放电模式；为最大限度减小复合储能装置投入对微电网的冲击影响，复合储能V/F控制的参考电压和参考频率/相角取PCC点断开瞬间公共配电网的电压和频率/相角值；

2）由于微电网存在功率缺额，复合储能单元通过V/F控制输出功率稳住微电网电压和频率，复合储能直流母线电压u_c下降，复合储能单元的超级电容器瞬时响应出力，迅速填补微电网功率缺额，与此同时所述超级电容器端口电压u_cap逐渐下降；

3）当u_cap-up>u_cap>αu_cap-up时，切除低压微电网中的次要负荷，若由复合储能单元中的蓄电池组的最大输出功率为P_bat-up，此时其余分布式电源功率之和为S_dg-whole，切除前的负荷总功率为S_load-whole，切除后所剩负荷功率为S_load-res，则需切除的次要负荷功率S_load-cut须满足以下表达式：

$\left\{\begin{array}{c}{S}_{\mathrm{load}-\mathrm{res}}=S_{\mathrm{load}-\mathrm{whole}}-S_{\mathrm{load}-\mathrm{cut}}\\ \mathrm{\&beta;}{P}_{\mathrm{bat}-\mathrm{up}}+{\left|S\right|}_{\mathrm{dg}}-{\left|S\right|}_{\mathrm{load}-\mathrm{res}}\&GreaterEqual;0\end{array}\right.---\left(1\right)$

表达式（1）中β(0<β<1)为功率余量系数，其作用是当蓄电池单独作为主电源工作时，确保能在逆变后具有一定的有功和无功可调容量，以平抑其它分布式电源或重要负荷的变化带来的功率波动；

4）当u_cap=αu_cap-up时，复合储能单元中的蓄电池组由浮充状态切换至放电模式，此时蓄电池和超级电容器同时作为主电源向微电网进行供电；

5）当u_cap-low<u_cap<αu_cap-up时，超级电容器组放电至端电压u_cap逐渐下降，蓄电池组供电逐渐提升至稳定状态；当u_cap=u_cap-low时，切除超级电容器组，由蓄电池组单独作为主电源对微电网重要负荷进行供电；

当进入孤岛运行状态时，复合储能单元作为主电源，采用V/F控制维持微电网电压和频率稳定，其它分布式电源仍然采用PQ控制。

在进行孤岛运行转并网切换控制过程中，当检测到公共配电网恢复供电时，将低压微电网调整到合适状态后重新并入到配电网中，即将微电网由孤岛运行状态切换到并网运行，其切换控制策略如下：

1）为了减小并网合闸时的冲击，并网前通过预同步控制将电压和相角调到与公共配电网基本一致，本发明采用直接调整主电源V/F控制的参考电压和参考频率的方式进行预同步控制；

2）进行预同步控制调整时，测量复合储能单元中逆变器输出端口电压的dq轴分量v_d、v_q，低压微电网相角值θ，公共配电网的电压dq轴分量v_d-grid和v_q-grid，公共配电网相角θ_grid，当微电网和公共配电网的电压和相角满足如下表达式（2）时，实施并网操作；

上式中｜U|_grid和｜U｜分别为公共配电网和微电网电压幅值，｜U｜_N为额定电压幅值，θ为微电网相角值，θ_grid公共配电网相角；

参照图2-图5，图中v_d、v_q分别为复合储能逆变器输出端口电压的dq轴分量，θ为微电网相角值，v_d-grid和v_q-grid分别为公共配电网的电压dq轴分量，θ_grid公共配电网相角，v_d-ref和v_q-ref为微电网孤岛运行时的电压dq轴参考分量，f_ref为微电网孤岛运行时频率参考值，v′_d-ref、v′_q-ref和f′_ref则为通过预同步调整后的电压和频率的参考值；

3）并网完成后，立即将复合储能单元由V/F控制模式切换到充电模式，超级电容器组和蓄电池组转入充电状态，然后恢复对次要负荷的供电。

需要说明的是：

低压微电网在并网运行时，光伏发电回路和风力发电回路采用PQ控制。从减少充放电次数和提高使用寿命的角度考虑，复合储能单元中的蓄电池处于浮充状态，而超级电容器处于浮充状态或根据微电低压网电能质量控制的需要起平抑功率波动的作用。

下面对本实施例涉及的复合储能单元的结构及工作原理进行说明：

参照图1和图2，本发明涉及的复合储能单元主要由超级电容器组、蓄电池组、直流母线电容、Buck-Boost双向变换器、双向整流/逆变器及其相关控制组成。所述复合储能单元的双向整流/逆变器的控制输入端连接低压微电网的EMS***信号输出端。

在图2中，V/F控制为定电压和定频率控制；PCC点为公共连接点；PWM为脉冲宽度调制；SPWM为正弦脉宽调制；PI控制为比例积分控制。DC/DC(A)和DC/DC(B)为Buck-Boost双向变换器，分别实现超级电容器组和蓄电池组的充电和放电；C为直流母线电容；i_L(A)和i_L(B)分别为流经DC/DC(A)和DC/DC(B)中电感的电流，u_cap为超级电容器组端口电压，u_c为直流母线电压；控制环节A和控制环节B分别根据输入变量u_cap、i_L(A)、i_L(B)和u_c的大小并结合充放电控制方法和切换控制策略输出对应的模拟控制信号；PWM为脉冲宽度调制，根据控制环节A和控制环节B给出的模拟信号生成相应的脉冲信号直接对DC/DC(A)和DC/DC(B)进行控制；V/F控制为复合储能装置在微电网孤岛运行时的控制模式，通过调节复合储能装置的出力，将微电网电压和频率维持在设定值；SPWM为正弦脉宽调制，根据V/F控制给出的模拟信号生成相应的脉冲信号控制逆变器的输出。

超级电容器和蓄电池分别通过Buck-Boost双向变换器DC/DC(A)和DC/DC(B)连接到直流母线后再经双向整流/逆变器与微电网相连，其中DC/DC(A)和DC/DC(B)的低压侧是分别接超级电容器和蓄电池，而高压侧接直流母线。

直流母线是超级电容器和蓄电池与微电网能量交换的通道，当微电网由并网向非计划孤岛运行切换过程中，输出的功率急剧变化，这必然导致直流母线电压发生变化，而双向整流/逆变器的输出电压与直流侧电压密切相关，使得双向整流/逆变器输出电压也发生波动，使作为主电源的复合储能单元无法维持微电网额定电压，当直流母线电压跌落严重时，甚至将导致双向变流器无法工作，导致微电网失去主电源支撑，因此确保直流母线电压稳定对实现微电网平滑切换具有重要作用。一般而言，增加直流母线电容是抑制电压波动的最直接的方式，但这样将降低***响应速度，因此本发明设计为超级电容器和蓄电池分别设置充电控制器DC/DC(A)和DC/DC(B)，这不仅可以根据切换控制的需要分别控制超级电容器和蓄电池的充电和放电，而且可以在放电时控制高压侧的输出电压，从而保持直流母线电压稳定。

由于微电网从并网运行切换到孤岛运行时，一般只需保证微电网重要负荷正常供电即可，因此图2中蓄电池需要配置的容量额度只需满足重要负荷供电即可，而超级电容器为了确保切换的平滑过渡，所配置的容量须满足微电网中所有负荷的功率要求；

所述复合储能单元的蓄电池组的容量额度为至少与重要负荷A的功率相匹配，电容器组的容量与低压微电网中全部负荷的功率相匹配。即所述复合储能单元的蓄电池组的容量额度为至少满足重要负荷A供电要求，而电容器组为了确保切换的平滑过渡，所配置的容量满足低压微电网中全部负荷的功率要求。

所述复合储能单元的电路控制主要对双向整流/逆变器、Buck-Boost双向变换器DC/DC(A)和DC/DC(B)进行控制，其中双向整流/逆变器根据微电网EMS***下达指令进行切换和控制；DC/DC(A)和DC/DC(B)根据超级电容器端口电压和直流母线电压进行切换和控制。

下面结合附图对本实施例的工作原理进行描述：

参照图2-图4，本实施例的复合储能充/放电控制过程如下：

如图2-图4所示，图3中u_s为蓄电池或超级电容器组端口电压，r_s为储能等效内阻，i_L为流经电感L的电流，G₁和G₂为开关管，u_c为直流母线电压，i_inv为双向变流器输入或输出电流。

如图3所示，通过控制开关管G₁和G₂的通断时间可实现能量双向传输控制，同时可以调节直流母线电压u_c的大小。为确保直流母线电压稳定对实现微电网平滑切换具有重要作用，本发明分别通过Buck-Boost双向变换器来控制超级电容器和蓄电池的输出电压以抑制直流母线电压波动。由于Buck-Boost双向变换器在升压模式的恒压输出状态时的电压传递函数在S域中存在右半平面的零点，则***属于非最小相位***，开环不稳定。为了稳定直流母线电压，本发明采用如图4所示的电容电压外环和电感电流内环的双闭环控制模式。

图4中u_{c_ref}为直流母线电压参考值，i_{L_ref}为流经电感L的电流参考值。图中电压外环主要维持输出电压稳定，电流内环通过快速动态响应，产生适当的补偿电流增强输出电压稳定性。为了增强当输出功率波动时直流母线电压的稳定性，采用功率前馈方法将与输出功率密切相关的电流i_inv作为前馈补偿量参与到电流内环控制中，这将提高电流内环对输出功率的响应速度，从而进一步改善直流母线电压稳定性，确保双向变流器稳定工作。

与输出功率密切相关的电流i_inv作为前馈补偿量参与到电流内环控制中，这将提高电流内环对输出功率的响应速度，从而进一步改善直流母线电压稳定性，确保双向变流器稳定工作。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于复合储能的微电网平滑切换控制方法与策略，设置含多种分布式电源的低压微电网，所述低压微网中的公共连接点PCC、各分布式电源和所有支路的开关由微网能量管理***EMS进行监控，微网能量管理***EMS通过检测微电网公共连接点PCC的开/合状态来判定低压微电网处于孤岛运行状态或并网运行状态，其特征在于：在所述含多种分布式电源的低压微电网中设置由超级电容器和蓄电池组成的复合储能单元，在微网能量管理***EMS对低压微电网监控的基础上利用复合储能单元对微电网平滑切换控制，具体方法与策略如下：

1）由并网运行转非计划孤岛切换控制

当检测到微电网公共连接点PCC处于断开状态时，低压微电网由并网运行向非计划孤岛进行切换，针对微电网由并网运行向非计划孤岛切换过程中功率出现不平衡的问题，在不改变分布式电源运行控制模式前提下，将超级电容器和蓄电池组成的复合储能装置作为微电网孤岛运行时的主电源，在设计合理的复合储能装置结构和充放电控制方法的基础上，通过制定合适的微电网并网转非计划孤岛切换控制策略，确保切换前后重要负荷正常供电和分布式电源正常运行；

2）由孤岛运行转并网切换控制

当检测到公共配电网恢复供电时，将微电网由孤岛运行状态切换到并网运行，通过并网前对作为主电源的复合储能进行预同步控制，将低压微电网的电压和相角调整到与公共配电网基本一致，从而有效地减少了孤岛向并网运行切换时的冲击和振荡，确保运行模式切换过程中的平稳过渡。

2.如权利要求1所述的一种基于复合储能的微电网平滑切换控制方法与策略，其特征在于：由并网运行转非计划孤岛切换控制时，根据超级电容器端口电压u_cap大小来控制超级电容器和蓄电池的投切，以稳定复合储能单元中直流母线电压u_c为目标调节超级电容器组合蓄电池的出力，设复合储能单元中超级电容器运行电压上限为u_cap-up，运行电压下限为u_cap-low，端口电压余量系数为α(0<α<1)，则并网转非计划孤岛的切换控制策略如下：

1）微网EMS***通过光纤通信获取PCC点开断信息以判断微电网是否孤岛运行，当监测到微电网孤岛运行时立即将超级电容器由浮充状态切换到放电状态，同时将复合储能单元由充电模式切换到V/F控制放电模式；为最大限度减小复合储能装置投入对微电网的冲击影响，复合储能V/F控制的参考电压和参考频率/相角取PCC点断开瞬间公共配电网的电压和频率/相角值；

2）由于微电网存在功率缺额，复合储能单元通过V/F控制输出功率稳住微电网电压和频率，复合储能直流母线电压u_c下降，超级电容器瞬时响应出力，迅速填补微电网功率缺额，与此同时超级电容器端口电压u_cap逐渐下降；

3）当u_cap-up>u_cap>αu_cap-up时，切除低压微电网中的次要负荷，若由复合储能单元中的蓄电池组的最大输出功率为P_bat-up，此时其余分布式电源功率之和为S_dg-whole，切除前的负荷总功率为S_load-whole，切除后所剩负荷功率为S_load-res，则需切除的次要负荷功率S_load-cut须满足以下表达式：

$\left\{\begin{array}{c}{S}_{\mathrm{load}-\mathrm{res}}=S_{\mathrm{load}-\mathrm{whole}}-S_{\mathrm{load}-\mathrm{cut}}\\ \mathrm{\&beta;}{P}_{\mathrm{bat}-\mathrm{up}}+{\left|S\right|}_{\mathrm{dg}}-{\left|S\right|}_{\mathrm{load}-\mathrm{res}}\&GreaterEqual;0\end{array}\right.---\left(1\right)$

表达式（1）中β(0<β<1)为功率余量系数，其作用是当蓄电池单独作为主电源工作时，确保能在逆变后具有一定的有功和无功可调容量，以平抑其它分布式电源或重要负荷的变化带来的功率波动；

4）当u_cap=αu_cap-up时，复合储能单元中的蓄电池组由浮充状态切换至放电模式，此时蓄电池和超级电容器同时作为主电源向微电网进行供电；

5）当u_cap-low<u_cap<αu_cap-up时，超级电容器组放电至端电压u_cap逐渐下降，蓄电池组供电逐渐提升至稳定状态；当u_cap=u_cap-low时，切除超级电容器组，由蓄电池组单独作为主电源对微电网重要负荷进行供电。

3.如权利要求1所述的一种基于复合储能的微电网平滑切换控制方法与策略，其特征在于：由孤岛运行转并网切换控制时，当检测到公共配电网恢复供电时，将低压微电网调整到合适状态后重新并入到配电网中，即将微电网由孤岛运行状态切换到并网运行，其切换控制策略如下：

1）为了减小并网合闸时的冲击，并网前通过预同步控制将电压和相角调到与公共配电网基本一致，本发明采用直接调整主电源V/F控制的参考电压和参考频率的方式进行预同步控制；

2）进行预同步控制调整时，测量复合储能单元中逆变器输出端口电压的dq轴分量v_d、v_q，低压微电网相角值θ，公共配电网的电压dq轴分量v_d-grid和v_q-grid，公共配电网相角θ_grid，当微电网和公共配电网的电压和相角满足如下表达式（2）时，实施并网操作；

上式中｜U|_grid和｜U｜分别为公共配电网和微电网电压幅值，｜U｜_N为额定电压幅值，θ为微电网相角值，θ_grid公共配电网相角；

3）并网完成后，立即将复合储能单元由V/F控制模式切换到充电模式，超级电容器组和蓄电池组转入充电状态，然后恢复对次要负荷的供电。

4.如权利要求2或3所述的一种基于复合储能的微电网平滑切换控制方法与策略，其特征在于：所涉及的低压微电网电压等级为380V，包括光伏、风力发电机、重要负荷A、次要负荷B和次要负荷C；所述光伏、风力发电机和复合储能装置通过逆变器接入低压微电网；所述光伏、风力发机、复合储能装置和所有支路的开关由微网能量管理***EMS进行监控。

5.如权利要求2或3所述的一种基于复合储能的微电网平滑切换控制方法与策略，其特征在于：低压微电网在并网运行时，光伏发电回路和风力发电回路采用PQ控制，复合储能单元中的蓄电池组处于浮充状态，超级电容器组处于浮充状态。

6.如权利要求2或3所述的一种基于复合储能的微电网平滑切换控制方法与策略，其特征在于：当进入孤岛运行状态时，光伏发电回路和风力发电回路采用PQ控制，复合储能单元作为主电源，采用V/F控制维持微电网电压和频率稳定。

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