中國儲能網(wǎng)訊：
1 異構(gòu)儲能單元（HESU）對網(wǎng)絡(luò)化微電網(wǎng)（NMG）分布式控制的影響
實現(xiàn)凈零能耗的目標需要增加凈零分布式能源（DER）的比例。微電網(wǎng)（MG）可以整合凈零DER，考慮到單個MG的發(fā)電能力有限和特定的地理邊界，最常用的方法是將多個MG互連構(gòu)成一個NMG系統(tǒng)。儲能系統(tǒng)可以實現(xiàn)靈活的能量轉(zhuǎn)換，同時滿足發(fā)電、輸電和配電的需求，是高效利用DER不可或缺的組成部分。因此，有必要配置多組分布式HESU，以解決NMG系統(tǒng)中凈零DER的不確定性。此外，由于使用需求的不同，HESU表現(xiàn)出動態(tài)性、不確定性以及功能、參數(shù)和信息的不對稱性，這些特點對分布式控制提出了挑戰(zhàn)。具有凈零DER的NMG系統(tǒng)具有復(fù)雜的拓撲結(jié)構(gòu)和操作特性，這需要開發(fā)一種適應(yīng)性強且具有魯棒性的控制方法來解決這些變化并確保NMG的穩(wěn)定性。圖1給出了NMG的系統(tǒng)配置。
圖1 NMG的系統(tǒng)配置
2 NMG考慮多時延的意義
時延是NMG系統(tǒng)的固有特性。NMG系統(tǒng)的分布式控制策略依賴于MG和HESU之間的信息交換，這不可避免地會造成時延。通常，時延包括通信時延、狀態(tài)時延和輸入時延，這些都會影響NMG系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實際場景中，通信時延不影響NMG系統(tǒng)的收斂，但會影響NMG系統(tǒng)的動態(tài)性能，導(dǎo)致收斂時間變長。然而，系統(tǒng)的一致性收斂性與輸入時延密切相關(guān)，而與通信時延無關(guān)。當系統(tǒng)參數(shù)保持不變時，較大的輸入時延會導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)散，阻礙系統(tǒng)一致性收斂。據(jù)報道，大多數(shù)關(guān)于MG一致性問題的現(xiàn)有研究都沒有考慮時延，特別是狀態(tài)時延。然而，并不是所有的狀態(tài)變量都可以在NMG中測量。NMG系統(tǒng)中多種類型時延的存在會顯著降低系統(tǒng)穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此，研究具有多種時延類型的NMG的穩(wěn)定性是一個有待突破的挑戰(zhàn)。
3 多時延下NMG分布式控制面臨哪些挑戰(zhàn)？
與已有研究相比，本文提出的基于嵌套預(yù)測器的分布式控制策略可以主動補償NMG中的時延，而不是被動容忍，具有更高的可靠性和魯棒性。多時延下NMG分布式控制面臨的主要挑戰(zhàn)如下:
1) NMG系統(tǒng)中狀態(tài)時延、輸入時延和非對稱通信時延的存在會影響控制性能，甚至可能導(dǎo)致公共連接點（point of common coupling，PCC）總線電壓振蕩和系統(tǒng)不穩(wěn)定。據(jù)我們所知，目前關(guān)于同時考慮狀態(tài)時延、輸入時延和通信時延的NMG系統(tǒng)控制方法的文獻很少，這對NMG系統(tǒng)的控制提出了很大的挑戰(zhàn)。
2) NMG系統(tǒng)中HESU的容量差異、相應(yīng)的線路電阻失配，這些因素可能會阻礙HESU的荷電狀態(tài)（SOC）平衡和準確的功率分配。因此，如何實現(xiàn)對NMG系統(tǒng)中HESU的一致性控制，將NMG系統(tǒng)的PCC總線電壓調(diào)節(jié)到其額定值，同時滿足SOC平衡的要求也是面臨的挑戰(zhàn)之一。
3) 構(gòu)建控制策略能使NMG系統(tǒng)有效抵抗多個時延的影響，具有較高的可靠性和魯棒性，研究具有多種時延類型的NMG系統(tǒng)的穩(wěn)定性是一個有待突破的挑戰(zhàn)。
4 如何構(gòu)建多時延下NMG分布式控制框架？
本文提出一種基于嵌套預(yù)測器的分布式控制策略，采用基于嵌套預(yù)測器的反饋協(xié)議，該策略可以增強具有多種時延的NMG系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并減輕多時延對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。構(gòu)建基于嵌套預(yù)測器的狀態(tài)反饋控制策略來預(yù)測未來狀態(tài)信息，可以減輕NMG系統(tǒng)中時延的影響。其中，所設(shè)計的嵌套預(yù)測器通過步長r遞歸地獲得未來的狀態(tài)信息，狀態(tài)延遲相當于步長，并且可以被處理。此外，輸入時延和通信時延可以得到充分補償。圖2給出了多時延下NMG分布式控制框架。
圖2 多時延下NMG分布式控制框架
5 所提分布式控制策略的效果如何？
本工作基于實驗平臺進行驗證，結(jié)果表明所提控制策略具有較強的抗多時延能力，以及較高的可靠性和魯棒性。圖3給出了不同光強和局部負載下HESU的輸出功率。由圖3可以看出，在第1階段，只有下垂控制被激活。在t=9 s時，實施了所提控制策略。在t=12 s之前，由于光強不足，NMG系統(tǒng)不得不從HESU中獲取功率，此時SOC和輸出功率之間的平衡仍然難以捉摸。然而，在t=12 s時，光強增加，可以觀察到，HESU的輸出功率明顯降低，但仍處于放電狀態(tài)。然后，在t=18 s時，光強進一步增加，可以看出NMG系統(tǒng)在滿足負荷需求后仍有剩余功率。經(jīng)過一個暫態(tài)波動過程，NMG系統(tǒng)可以實現(xiàn)SOC平衡和準確的穩(wěn)態(tài)功率分配。圖4給出了多時延下HESU的PCC母線電壓，可以觀察到，所提控制策略可以使PCC總線電壓恢復(fù)到其額定電壓，表明所設(shè)計的控制器有較強的魯棒性。
圖3 不同光強和局部負載下HESU的輸出功率
圖4 多時延下HESU的PCC母線電壓
