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摘要：分布式发电技术的出现，有效弥补了电力能源的不足，但其应用的储能装置控制难度较大，制约着分布式电源的并入，故提出基于修正功率因数评估的超级电容器储能协调控制方法研究。深入分析超级电容器储能系统构成，以此为基础，评估超级电容器的修正功率因数，计算储能工作临界值，制定超级电容器储能协调控制程序，执行程序即可实现超级电容器储能的协调控制。实验数据显示：应用提出方法获得的超级电容器有功出力最大值为360kW，充分证实了提出方法储能协调控制效果更佳。

关键词：超级电容器；评估；功率因数；协调控制；储能；

中图分类号： TM919 文献标识码： A

0 引言

随着工业化进程的逐渐加快，电力需求与环境保护之间的矛盾愈演愈烈。分布式发电技术应运而生，获得了各个国家的认可与重视，并将其列入国家战略发展策略中。但是，由于可再生能源容易受到多种因素的影响，使其出力无规律，若是将其直接接入电网，会对电网运行稳定性产生一定的冲击。因此，需要为其配备储能装置，为电网提供准确、快速的功率支持。现今使用较为广泛的储能装置为超级电容器，其具有效率高、响应快、寿命长等特征，应用价值与发展潜力巨大，受到了相关领域的重点关注[1]。超级电容器仍处于初级应用阶段，并且其与传统储能装置差异性较大，如何对其进行协调控制是阻碍其发展的关键问题，故提出基于修正功率因数评估的超级电容器储能协调控制方法研究。

1 超级电容器储能协调控制方法研究

1.1 超级电容器储能系统分析。超级电容器储能系统主要由三部分构成，分别为网侧变流器、超级电容器组与双向DC/DC变流器。为了提升超级电容器储能协调控制效果，对其系统情况进行深入的分析。

超级电容器组由多只电容器串联或者并联构成，对应等效内阻为，等效电容表达式为；其中表示的是电容器的总数量；表示的是电容器串联或并联支路；与表示的是单只电容器的额定内阻与额定电容。

常规情况下，超级电容器组储能的实际情况由电压变化决定，也会受到电容器数量的影响，但是其与电容器的排列方式无关。双向DC/DC变流器承担着传递能量、功率转换等任务，实现功率的双向流动，保障整个超级电容器储能系统的稳定运行。

网侧变流器是分布式电源与电网之间的接口设备。当超级电容器处于储能阶段时，网侧变流器工作状态为整流状态；当超级电容器处于释能阶段时，网侧变流器工作状态为逆变状态。上述过程完成了超级电容器储能系统的详细分析，为后续修正功率因数的评估奠定基础。

1.2 修正功率因数评估

以上述获得的超级电容器储能系统分析结果为依据，评估超级电容器的修正功率因数，为最终储能协调控制的实现做好充足的准备。

标准状态下，功率因数数值越大，表明超级电容器功能发挥越好；反之，功率因数数值越小，表明超级电容器功能发挥

越差。功率因数计算公式为，其中，表示的是功

率因数；与表示的是超级电容器的有功功率与无功功率。

超级电容器应用时功率因数处在实时修正过程，只有这样才能保障超级电容器性能的最佳发挥。而功率因数是协调控制的关键参数之一，故对其进行精确的评估，评估公式为

，其中，表示的是修正功率因数评估结果；

表示的是分布式电源频率；表示的是超级电容器电路的时间常数。上述过程完成了修正功率因数的评估，为研究目标的实现提供支撑。

1.3 储能协调控制程序制定。以上述获得的修正功率因数评估结果为依据，制定超级电容器储能协调控制程序，为分布式发电技术的发展与应用提供助力。

获取超级电容器实时电压，记为。应用修正功率因数评估结果计算储能工作临界值，表达式为

（1）

式（1）中，与表示的是储能工作下限值与上限值；与表示的是储能工作临界值计算辅助参数；表示的是超级电容器实时电流。

以公式（1）计算结果为基础，制定超级电容器储能协调控制程序，具体如下所示。

步骤一：采集超级电容器电压数据；

步骤二：计算储能工作临界值与；

步骤三：判断超级电容器实时电压是否处于储能工作下限值与上限值之间，若满足条件处于两者之间，则直接输出超级电容器储能结果；若不满足条件，则将超级电容器释能，然后再输出结果。

执行上述步骤即可实现超级电容器储能的协调控制，为超级电容器稳定运行提供保障。

2 实验与结果分析

2.1 实验准备阶段。为了验证提出方法的应用性能，选取蓄电池与超级电容混合储能系统协调控制策略[2]与基于变功率点跟踪和超级电容器储能协调控制的双馈风电机组一次调频策略作为对比方法1与2。单一实验工况无法获得准确的实验结论，因此，在实验准备阶段对实验工况进行设置。

设置的实验工况中，电容器数量与组合方式存在着较大的差异性，符合提出方法应用性能的测试需求。

2.2 实验结果分析。以实验准备阶段内容为依据，进行超级电容器储能协调控制实验，通过超级电容器有功出力数值显示提出方法的应用效果，具体如图1所示。

如图1数据所示，相较于两种对比方法来看，应用提出方法获得的超级电容器有功出力数值更大，最大值为360kW，充分证实了提出方法应用性能更佳。

3结束语

超级电容器是现今分布式发电技术应用的关键设备之一，决定着电力能源供给的状态。为了保障超级电容器的稳定运行，提出基于修正功率因数评估的超级电容器储能协调控制方法研究。提出方法极大的提升了超级电容器有功出力数值，为其功能发挥提供了更有效的方法支撑，也为相关研究提供一定的借鉴作用。

参考文献：

[1] 杨悦强， 祝龙记. 微电网超级电容器混合储能系统控制策略[J]. 广西师范大学学报：自然科学版， 2021， 39（2）：71-80.

[2] 文小玲， 王佳， 罗心睿. 蓄电池与超级电容混合储能系统协调控制策略[J]. 电源技术， 2022， 46（4）：460-463.