式下便于微源的即插即用，无需微源间的通信，且可以实 现微网运行模式（并网/孤网）的无缝切换。
[0165] 本发明采用的下垂控制原理框图如图6(a)、图6(b)所示。其中Kf和Ki v别为频 率和电压下垂系数，通过功率计算得到的Pral和qral进行低通滤波后分别与P raf和Qraf比较， 得到的差量经过PI环节逐渐消除。电流闭环则引入ijP i q，随后加入PI环节，从而增加 了整个控制的稳定性，输出的ind和inq用来控制桥型电路的触发脉冲。从原理图可以看出， 该下垂控制策略中包含三层控制，最外层为频率电压下垂控制，内层为功率控制，最里层为 电流控制，其对应上述原理图通过matlab仿真软件实现。
[0166] 2. 2自适应控制策略
[0167] 本发明微网结构中采用典型的微源种类，包括风力发电机组、光伏发电系统和储 能发电单元，即组成风光储微网。结合各微源的出力特性，提出一种基于储能状态的稳态协 调策略，其关键是以储能定风光的计划，根据储能的充放电状态和荷电状态S0C，确定风电 机组和光伏发电系统的出力。
[0168] 首先给出以下定义：
[0169] (1)定义光伏发电系统和风力机组的实时最大发电功率分别为Ppvnax和P fnax(受光 照和风速情况限制）；
[0170] (2)定义光伏发电系统和风力机组的当前输出功率分别为Ppv和P f;
[0171]由上述定义给出光伏发电系统和风力机组的功率裕度分别为SPpJP SPf，且
[0172] SPpv= Ppv随-Ppv [0173] SPf=Pfnax-Pf (14)
[0174] 令八匕=?「的_+匕_)，其中1\为负荷功率，八？^/净负荷，该值为正，说明需 要储能电池放电，该值为负，需要储能充电或者风光限出力。
[0175] 常规风光储微网系统中，为实现风能和光能的最大化利用，风力发电系统和光伏 发电系统通常采用最大功率跟踪（MPPT)的PQ控制策略，储能单元用来承担微网内的功率 变化，采用下垂控制策略。孤网运行模式下，风能和光能的连续变化，将使储能单元不断调 节来维持系统内的功率平衡。同时由于光伏发电系统采用PQ控制策略，当发生系统故障或 大扰动时，无法有效利用光伏发电系统的快速功率支撑功能。
[0176] 为了减少储能电池连续充放电带来的设备损耗问题，且提高微网系统的功率响应 速度，针对风力发电系统和光伏发电系统采用阶段出力优化的下垂控制策略，稳态情况下 该控制策略通过引入逻辑判断单元来优化阶段出力，并自适应调整各微源的下垂系数来实 现扰动情况下的最优功率分配。
[0177] (1)稳态运行的微网协调策略
[0178] 储能根据SOC值的大小，定义三个工作状态：低电压状态（S0C < 0. 2)、正常运行 状态（0. 2~0. 8)和高电量状态（S0C > 0. 8)。
[0179] 高电量状态下，为防止储能电池过充，需要限制储能电池的充电功率，而放开放电 功率，使得电池尽快工作在正常运行状态下。
[0180]净负荷A匕为正时，放电功率P b= min { A PbPbJ，当放电功率小于净负荷时，切 掉部分负荷。
[0181] 净负荷A&为负时，储能功率Pb= 〇,风光限制出力，平均分摊净负荷，保证净负 荷为零。
[0182] 正常运行状态下，储能具有较好的充放电特性，此时可充分发挥储能的快速响应 特性，实现功率平衡。但为了降低储能的工作负担，提高运行寿命，此状态下应尽量减少储 能的调节。
[0183] 净负荷为正时，风电机组和光伏发电单元运行在最大功率跟踪模式下，放电功率 Pb= min { A P ^ PbniaJ，当放电功率小于净负荷时，切掉部分负荷。
[0184] 净负荷为负时，储能电池功率维持不变，以尽量减小对储能的调节。风光限功率运 行，按照功率比限制负荷，以保证风电和光伏具有一定的功率调整空间，为参与微网的功率 支撑奠定基础。
[0185] 低电量状态下，储能尽可能处于充电状态，以保证功率补偿作用，使其工作在最优 状态下。
[0186] 净负荷为正时，风光运行在MPPT模式下，放电功率Pb= min { A P b kb ? PbJ，当放 电功率小于净负荷时，切掉部分负荷。kb为储能的限功率系数，由k b= S0C/0. 2确定，其中 SOC为当前值，0. 2为低电量阈值。随着电池容量的降低，其允许的放电功率逐渐减小，避免 出现过放现象。
[0187] 净负荷为负时，风光运行在MPPT模式下，充电功率为Pb= min{-AP ^ kb ? PbniaJ。 当充电功率仍小于负的净负荷时，风光限制出力，以实现功率平衡。
[0188] (2)扰动情况下的下垂控制策略
[0189] 风光储三种微源的稳态出力是不变的，由此减少了储能电池连续的充放电过程。 而风力发电单元和光伏发电单元的功率裕度是随风速和光照不断变化的，可根据如下策略 对各微源的下垂系数进行自适应调整：
[0190] kpv=ks. SPs/(Qpv-SPpv)
[0191] kf= ks ? SPs/(a f ? SPf) (15)
[0192] 式中，SPs、SPpv、SPf分别为储能电池、光伏发电单元和风机的功率裕度，其应取各 自上下限功率裕度的较小值；k s、kf、kpv分别为储能电池、风力发电单元和光伏发电单元控 制器的下垂系数，且1保持不变，为基础参考系数。为考虑风速和光照大小的随机性，通过 调整系数a pv和a f来约束对应光伏和风机发电单元的功率裕度，一般取为0.9。
[0193] 由于风力发电单元和光伏发电单元的功率裕度是随风速和光照不断变化的，其时 间变化范围应为秒级或分钟级，相对于系统故障或扰动情况下的控制策略响应速度可以看 作是不变的，即当分析系统扰动情况下的动态过程时，可假定各微源的下垂控制系数是不 变的，对应初始时刻的自适应调整值。由上分析可知，该自适应控制策略可有效利用光伏和 风力发电单元在系统扰动情况下的功率支撑功能。
[0194] 3算例仿真
[0195] 本发明算例中设置风机容量为33kW，光伏容量为100kW，储能为45kW/135kWh ;外 界温度为25°C，辐照度为800W/m2,风速为10m/s，负荷容量为80kW，储能电池SOC为0. 5,即 运行在正常工作状态下。
[0196] (1)稳态运行仿真
[0197] 仿真开始时，风机初始功率为19kW，光伏出力为77kW，储能处于充电状态，充电功 率为16kW，在整个时段内，负荷由80kW缓慢降低到38. 7kW，如图7所示。考虑当前储能的 工作状态以及S0C，保持储能充电功率不变，降低风电机组和光伏电站出力，使得光伏发电 系统和风电机组具有一定的上调裕度，从而使风电机组和光伏发电系统参与微网调频，改 善微网暂态特性。
[0198] 在负荷下降的过程中，风电机组和光伏发电系统根据容量比分配负荷下降量。
[0199] 风机出力逐渐由19kW下降到10. 81kW，如图8所示。风机通过转速快速响应，进行 超速控制，转速逐渐上升，直至达到转速上限，如图9所示。转速达到上限后，逐步控制桨距 角，使得风机出力进一步降低，如图10所示。通过转速和变桨距的协调配合，风机出力稳步 下降到指定水平。
[0200] 调节光伏出口直流电压，如图11所示；光伏出力逐渐由77kW下降到43. 89kW，如 图12所示。
[0201] (2)扰动情况下的下垂控制仿真
[0202] 对应稳态变化的最终出力状态，风机出力为11. 31kW，光伏出力为44. 79kW，储能 充电功率为16. lkW，根据实时测量单元知当前情况下风机和光伏发电单元的最大出力限制 分别为31kW和83kW，对应该容量下，风力发电机的裕度为19. 69kW，光伏发电单元的裕度为 38. 21kW，储能发电单元的裕度为61. lkW。给定储能发电单元的下垂系数1为5%，根据自 适应策略确定风力发电单元和光伏发电单元控制器的下垂系数kf和k pv分别为17. 2%和 8. 8%〇
[0203] 此情况下，若该微网内出现一个负荷扰动，即负荷增加40kW，其对应给微源的有功 出力变化曲线如图13 (a)、图13 (b)、图13 (c)所示。由结果可以看出，根据上述下垂系数对 负荷扰动量进行分配，各微源最终的有功出力分别为风机17. 57kW、光伏56. 94kW、储能仍 处于放