来源：快猛电池 发布日期：2026-06-02 13:14:05

随着可再生能源（RESs）渗透率的进步，微电网（MG）凭仗其高功率和兼容性优势，已成为能源转换的重要平台[1]。如图1所示，微电网是由分布式电源（DGs）、储能体系（ESSs）、负荷及智能操控体系组成的小型局域电力体系，有助于完成灵活能源管理并缓解全球能源危机[2]。在各类微电网中，直流微电网（DC-MG）因其更符合现代负荷需求特性而日益受到重视。事实上，直流微电网仍存在母线电压跌落和电压动摇等问题。此外，荷电状况（SOC）的不均衡或许导致电池储能体系（BESS）过充或过放，这将严重制约体系可靠性与电池寿数。为此，本研讨采用构网型储能体系（GFM-ESS）以保证电网电压安稳，该体系经过主动操控战略模仿同步发电机特性，然后为电力体系供给惯性、阻尼及电压支撑[3]。
在直流微电网中，GFM-ESS的中心组件由储能体系与DC/DC双向变流器构成。储能体系一般并联于直流微电网侧，用于存储过剩电能或在发电不足时供给能量补给，然后完成供电与负荷的动态平衡[4]。微电网中采用的常规储能体系可分为物理储能、电磁储能及电化学电池储能三类。在各种储能办法中，超级电容器（SC）与锂离子电池（LIBs）备受学界重视[5,6]。但是，超级电容器（SC）存在能量密度极低、本钱昂扬的缺点，无法继续为直流微电网（DC-MG）供能[7]。相比之下，电池储能体系（BESS）凭仗其杰出的能量密度、耐久性、模块化灵活性及低放电特性，已成为当前储能与电气化范畴的最优解决方案[8]。作为表征锂离子电池剩下容量的中心参数，BESS的荷电状况（SOC）直接影响电池管理体系的安全性、使用寿数及能量功率[9]。
因而，准确的荷电状况（SOC）估量关于可再生能源体系（RESs）储能施行至关重要。但是，锂离子电池（LIBs）的高度非线性与动态工况的复杂性导致SOC难以直接丈量，必须经过模型驱动或数据驱动办法进行直接预算[10,11]。近年来，扩展卡尔曼滤波器（EKF）、无迹卡尔曼滤波器以及滑模观测器（SMO）已被众多研讨者提出以完成闭环校对[12,13]。为进步电池SOC预算精度，Pang等[14]经过...本研讨开发了一种根据优化等效电路模型(ECM)的扩展卡尔曼滤波(EKF)辅助荷电状况(SOC)预算技术。Ma等[15]提出采用分数阶模型来改进SOC预算精度。与滤波算法相比，滑模观测器(SMO)具有收敛速度快、工程完成简单等优势[16,17]。因而，本研讨采用SMO算法实时预算电池储能体系(BESS)的SOC并完成体系监测，终究将其作为后续操控的输入参数。
DC/DC双向变流器是GFM-ESS的另一中心组件，一般经过主从操控战略或下垂操控战略模仿同步发电机（SG）的特性[18]。需注意的是，主从操控易因仅有主变流器毛病导致体系全面溃散，而下垂操控则凭仗其高鲁棒性锋芒毕露，无需通讯且支持即插即用[19]。传统下垂操控可在无需集中通讯的情况下完成多电源或多锂电池储能单元（BSUs）间的自主功率分配，并维持体系频率与电压的安稳性[20]。例如当SOC差异引发环流或过载时，经过调整下垂系数完成功率分配，该操控办法还能模仿同步发电机（SG）的频率调理特性，供给快速频率响应[21]。但是值得注意的是，虽然下垂操控应用广泛，但采用固定系数的传统方案往往面对电压调理精度与负荷分配准确性之间的Trade。
为解决这一问题，自适应下垂操控战略已得到广泛研讨。现有办法首要可分为两类：电压导向型与SOC导向型。Guo等[22]开发了一种自适应下垂操控器以下降直流母线电压动摇与功耗。但是这类办法一般忽视电池单元间的SOC差异，不可避免地导致初始容量较低电池的过放电现象，然后缩短电池寿数。与之相反，如Li等提出的SOC导向型战略[23]优先考虑SOC均衡以延伸电池寿数。但是，因为下垂系数仅根据SOC调整而缺乏对实时功率失配的充沛反应，这些办法往往会影响母线电压安稳性，导致在大负荷瞬变期间电压恢复缓慢。为完成协调操控，学界已开宣布分层式与根据一致的结构。Lahmer等人[24]提出分布式分层操控办法，可同步完成SOC均衡与电压恢复。但是，这类根据一致的办法高度依赖实时通讯链路，导致体系易受推迟或毛病影响，进而下降孤岛运行模式下微电网的可靠性。近年来，强化学习[25]和模型预测操控[26]等先进战略被引进该范畴。虽然这些办法能完成大局最优，但其巨大的计算担负往往约束了其在分布式电池储能体系中的实际应用。此外，现有多数分层操控战略缺乏严厉的鸿沟维护逻辑，在极端工况下存在过充或过放风险。虽然已有多种解决方案被提出，现有办法往往难以同时保证母线电压安稳与准确的负载分配，且遍及忽视严厉的荷电状况（SOC）鸿沟维护。因而，亟需开发一种融合准确SOC预算、电压调理与SOC均衡的一致自适应结构。
根据上述讨论，本研讨提出了一种考虑电池储能体系荷电状况（SOC）的新式自适应分层含糊下垂操控器（AH-FDC），其首要贡献可归纳如下：

• (1) 开发了具有Walcott-Zak结构的滑模观测器，用于高精度估量与监测各BSU的SOC状况。
• (2) 规划了双模态含糊下垂操控战略，经过动态调理下垂系数抑制母线电压动摇。
• (3) 提出三模态含糊协同操控器，保证多组BESS单元间的负荷分配与SOC均衡。