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基于分层主动控制的构网型能源路由器在工业微电网中的应用
Hierarchical Proactive Control Based Grid-Forming Energy Router for Industrial Microgrid
| 作者 | Zixuan Zheng · Shijie Li · Chunjun Huang · Yunzhu Chen · Junhao Ma · Mingshun Zhang |
| 期刊 | IEEE Transactions on Energy Conversion |
| 出版日期 | 2024年12月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 DAB 构网型GFM 工商业光伏 微电网 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 能源路由器 分层主动控制 下垂控制 直流母线电压 功率分配模块 |
语言:
中文摘要
能源路由器为工业微电网中可再生能源的收集提供了一种可行的选择,并确保了可靠的电力供应。本文提出了一种多功能的并网型能源路由器(GFMER),并配套了一种分层主动控制方法。下层控制器负责处理光伏(PV)系统、电池储能单元(BESU)和直流/交流变流器之间的协调策略。在这一层,提出了一种优化的多目标下垂控制机制,以主动调节交流电网侧的电压不平衡和偏差。同时,上层控制用于维持直流母线电压,并设计了一种新型的功率分配模块,以增强对电网的动态暂态支撑能力。通过MATLAB/Simulink和硬件在环(HIL)实验验证了所提方法的有效性和实用价值。
English Abstract
Energy routers present a viable option for harvesting renewable energy sources (RESs) and ensure dependable electricity provision in industrial microgrids. This paper presents a multi-functional, grid-forming energy router (GFMER), accompanied by a hierarchical proactive control approach. The lower-layer controller handles the coordination strategies among photovoltaic (PV) systems, battery energy storage units (BESU), and DC/AC converters. In this layer, an optimized multi-objective droop control mechanism is presented to proactively regulate AC grid-side voltage imbalances and deviations. Meanwhile, the upper-layer control is deployed to maintain the DC bus voltage, and a novel power allocation module has been designed to enhance the dynamic transient support for grids. The effectiveness and practical value of this proposed methodology have been validated through MATLAB/Simulink and hardware-in-the-loop (HIL) experiments.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这篇论文提出的分层主动控制型构网能量路由器技术,与公司在光储融合及工业微网领域的战略布局高度契合,具有显著的技术借鉴价值。
该技术的核心创新在于分层控制架构和多目标优化下垂控制机制。下层控制实现了光伏系统、储能单元与DC/AC变换器的协调管理,这与阳光电源现有的光储一体机产品逻辑一致,但其主动调节交流侧电压不平衡的能力,可显著提升我们工业微网解决方案在电能质量治理方面的竞争力。上层控制的直流母线电压维持和动态功率分配模块,对于增强系统在负荷突变或电网扰动时的暂态支撑能力具有实际意义,这对阳光电源拓展高可靠性要求的工业场景(如数据中心、精密制造)至关重要。
从技术成熟度评估,论文已通过MATLAB仿真和硬件在环实验验证,表明技术已具备工程化基础。构网型控制技术正是当前新型电力系统建设的关键需求,与国家"双碳"目标下工业微网的发展趋势完全吻合。对阳光电源而言,这项技术可直接应用于PowerTitan储能系统和SG3125HV-MV等工商业产品的升级迭代。
技术挑战主要集中在多能源协调控制算法的实时性优化、不同工况下控制参数的自适应整定,以及与现有产品控制架构的兼容性改造。建议公司研发团队重点关注其多目标优化算法的工程化实现,并结合阳光电源在逆变器拓扑和数字控制方面的技术积累,开发具有自主知识产权的构网型能量管理平台,抢占工业微网高端市场。