广东电网汕头澄海供电局林建新
摘要：本文将微电网与分布式发电的需求作为根据，研究了储能变流器控制策略、电池管理系统功能特点、锂电池成组方式以及锂电池储能系统组成。同时立足于理论研究，对锂电池储能系统进行了介绍，并且进行了一系列的试验验证。
关键词：锂电池；分布式发电；微电网现在世界各国都面临着能源问题，因此低碳能源发展的需求开始变得越来越大，世界各国都在对微电网与分布式发电的能源应用模式进行发展。采用该能源模式可以对风力发电以及光伏发电能新型能源进行充分的利用，在分布式发电与微电网系统中储能系统具有对新能源出力波动进行平抑、削峰填谷以及存储电能的作用，因此在该系统当中具有十分重要的地位。
在这样的背景下，针对分布式发电与微电网应用的锂电池储能系统进行研究具有重大意义。
1.锂电池储能系统在常见的锂电池储能系统当中主要包括以下几个部分，也就是PCS、BMS以及锂电池组。详情见下图1。
图1锂电池储能系统组成示意图其中存储和释放电能的载体就是电池组，由于锂电池本身具有的能够大电流充放电、较高的工作电压、较高的单体循环次数以及发展迅猛的技术等特点，因此受到了大规模储能系统研究的极大重视。在本次研究当中的锂电池组主要是用过对单体电池的先并联后串联，最终将6.4V，200Ah的电池模块组成，然后串联电池模块使之成为具有640V的额定电压以及200Ah的额定容量的电池组，最终共同组成128kwh的储能本体[1]。
可以将BMS划分为两级结构，也就是BMS以及电池管理单元（BMU）。其中BMS主要是针对全部的BMU信息进行收集，并且对电池组的总电流进行检测，同时保证各种保护功能和报警功能的实现。同时也将电池串的均衡管理划分为两个等级的结构，而电池模块中单元电池间均衡可以在BMU当中实现，这样就能够针对所有的电池串内的单元电池进行有效的均衡管理。
PCS的构成部分为控制单元以及DC/AC双向变流器。利用通讯接收后台的控制指令，PCS控制器可以以大小控制变流器以及功率指令符号作为根据，针对电池实施放电或者充电，同时还可以有效的调节电网的无功功率以及有功功率。利用NMS通讯以及CAN接口，PCS控制器能够将电池的组态信息获得，这样就可以使电池的保护性充放电得到保证，并且使电池实现安全顺利的运行。
2.储能控制的方法有两种典型的运行模式存在于储能系统当中，也就是常规电网与储能系统在正常情况下的并网运行，这就是所谓的并网模式。储能系统能够在这种模式下以上级电网发出的调度指令作为根据，将无功功率以及有功功率发出来，这样除了能够使节点电压保持稳定，同时还可以实现削峰填谷的目的。一旦将无法满足要求的电能质量或者电网自身的故障检测出来，储能系统就可以以最快的速度将其与电网之间的联系切断，从而实现独立的运行，这就是所谓的离网模式。
2.1离网控制模式在该离网控制模式下，在微电网中的储能系统属于运行的主电源或者储能系统独立给负荷供电的时候，需要将频率支撑以及电压支撑提供给负荷，这样就能够使频率以及电压在供电点中的稳定得到有效维持，这时候就需要选择定频率以及定电压控制策略。
2.2并离网切换技术通常情况下，微电网主要由负荷、新能源以及储能系统共同构成，利用并网开关可以连接配网380V母线。一旦有断电的情况出现在电网当中，就会将并网开关跳开，由储能系统实施VF控制，按照并网运行由风电光伏针对微电网输送功率。如果电网供电，就可以将并网开关合上，按照并网控制策略保证光伏系统、风电系统以及储能系统的正常运行。要想确保在切换微电网运行工况的时候，负荷不会出现供电间断的现象，就应该采用无缝切换控制的方式。
将并网模式向离网模式进行切换的时候，可以将控制策略划分为两种情况，也就是被动离网以及主动离网。微网监控装置将并网开关跳开的指令发出去，同时将主动离网指令发送给储能系统，所以需要并网开关需要大约400ms的分开时间，当主动离网指令被储能系统接收之后，电压幅值和相位就会遵守一定的规律运行，一旦并网开关跳开之后，锂电池储能系统就会按照220V/50H的方式运行。当断电的情况发生配电网当中的时候，利用孤岛检测技术，储能系统就可以将处于孤岛状态当中的微电网检测出来，同时处于并网模式的储能系统可以向离网模式进行自动切换。在离网进行主动切换控制的过程中，可以实现无缝切换光伏、风电以及负荷，在离网进行被动切换的过程中，就有可能会发生负荷不匹配电源的情况，造成保护动作的出现，这样就会使真正的无缝切换受到限制[2]。
3.微电网储能系统试验通过负载、储能、光伏以及可调直流源能够将微电网实验系统搭建起来，该系统主要包括主动离网按钮、并网开关分合闸信号、微电网并网开关、光伏逆变器接入开关以及直流源供电开关。将主动离网按钮按下，就可以对微电网并网开关的断开进行控制，并且向PCS控制器发送主动离网信号，PCS控制器在将主动离网信号收到之后，按照并网点电压幅值和相位的要求，控制储能系统就可以进行切换运行方式，如果微电网并网开关的跳开被收到之后，按照220v/50Hz的要求，储能系统就可以实现VF运行，而负载、光伏以及储能就会按照独立微电网的方式运行。这时候需要按照上述的控制策略针对离网到并网进行同期控制，储能系统还可以对离网模式下的黑启动具有支持作用。
通过对这种微电网试验系统的运用，可以有效的验证并离网切换控制、离网VF控制以及并网PQ控制策略。由并网40kW充电的方式向80kW放电的方式进行直接切换，大约需要转换3个工况的周波，其整个切换过程能够保证稳定的波形。由此可见，在整个切换过程中具有比较稳定的电压，电压在重载的情况下会出现稍微降低的情况，大约需要2个周波调回，并且掉电的情况不会出现在负载当中，PCS和光伏在切换之后会一起向负载供电[3]。
在配网当中接入储能站，能够在用电低谷时对电能量进行存储，而在用电高峰时段又可以将电能释放出来，从而能够峰谷差在一定程度上得以削弱，针对峰值负荷进行变相削减。比如在配网当中通过对储能装置的应用可以将高质量供电电源提供给每一个用户，同时用户还可以对何时通过配电回路向电网回馈电能或者从电网获取电能进行自主选择，并且能够极大的减少停电损失以及停电时间。
4.结语本文立足于锂电池储能系统，采用了试验的方式验证了储能系统控制策略，该试验结果表明，采取这种控制策略能够保证储能系统具备的离网到并网的同期控制、离网VF控制、并网功率控制以及主动离网无缝切换控制等功能在微电网中的实现。
参考文献：[1]PiagiP，LassertersRH.Autonomouscontrolofmicrogrids.Proceedingsof2006IEEEPowerEngineeringSocietyGeneralMeeting.2012（01）[2]杨仁花，黄伟，关丽，刘令富.关于分布式发电与微电网应用的锂电池储能系统的应用现状[J].电网与清洁能源.2012（06）[3]郭力，王成山，冯长武，马俊.含多种分布式电源的微网动态仿真[J].电力系统自动化.2011（02）