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发布：2026-05-29 · 事件：2026-05-29 08:10:45

来源： 《中国电力》2026年第5期 引用本文： 徐恒山, 柴森, 伍阳阳, 等. 考虑储氢状态和直流母线电压稳定性的电氢耦合储能直流微网协调控制策略[J]. 中国电力, 2026, 59(5): 20-32. XU Hengshan, CHAI Sen, WU Yangyang, et al. Coordinated control strategy of electric-hydrogen c...

储能电力系统氢能

来源： 《中国电力》2026年第5期 引用本文： 徐恒山, 柴森, 伍阳阳, 等. 考虑储氢状态和直流母线电压稳定性的电氢耦合储能直流微网协调控制策略[J]. 中国电力, 2026, 59(5): 20-32. XU Hengshan, CHAI Sen, WU Yangyang, et al. Coordinated control strategy of electric-hydrogen coupled energy storage DC microgrid considering hydrogen storage state and DC bus voltage stability[J]. Electric Power, 2026, 59(5): 20-32. DOI:  1 0 .11930/j.issn.1004-9649. 202412042 摘要 针对电氢耦合储能直流微网中母线电压易波动和储氢状态（state of hydrogen，SOH）易越限的问题，提出了一种考虑SOH和直流母线电压稳定性的电氢耦合储能直流微网协调控制策略。首先，氢储能系统（hydrogen energy storage system，HESS）采用基于模糊算法的下垂控制策略，综合考虑母线电压波动和SOH对HESS的输出功率进行动态优化。其次，电池储能系统（battery energy storage system，BESS）采用基于类似虚拟同步发电机（analogous virtual synchronous generator，AVSG）的控制策略模拟电容的充放电特性，对直流母线电压的动态性能进行优化。最后，考虑母线电压波动幅值，通过控制HESS和BESS的运行模式对母线电压进一步协调优化。在Matlab/Simulink平台中搭建了电氢耦合储能微网仿真模型，验证所提策略的有效性。结果表明：所提协调控制策略能够在源荷波动场景下提升直流微网母线电压的稳定性、改善氢储能系统的过充过放情况。 研究背景 风电在电力系统中的比重逐年提高，但风电天然具有的随机性和间歇性，导致出力不稳，进而引发并网点电压和频率波动。储能技术可有效缓解风电波动，但传统电化学储能规模有限，且可靠性偏低，不宜长时存储，因此，构建可大规模消纳风电的多元储能体系尤为重要。作为清洁能源，氢能具有能量密度高、转化效率高、可长时存储等优点，利用风电制氢，不仅利于风电消纳，还可提高系统运行稳定性，但氢储与直流微网耦合后，会增加直流微网的运行模式，提高直流微网控制的复杂度，因此，有效的直流微网协调控制是电氢耦合储能广泛应用的关键。 虽然现有研究在电氢复合储能系统的功率分配和氢储能设备的效率优化等方面已有诸多进展，但多聚焦在SOH或电压稳定性等单一目标。而SOH与电压稳定性之间存在动态耦合关系，一方面，SOH直接影响氢储能系统功率调节能力，进而左右母线电压稳定性。若仅以SOH为约束，可能会过度限制氢储能系统的功率，从而导致微网功率供需失衡，增加母线电压失稳的风险。另一方面，氢储能系统需要稳定的电压以维持运行效率，而电压剧烈波动可能触发保护机制导致设备停机，从而影响SOH的调控。因此，同时考虑SOH与电压稳定性是兼顾系统安全与性能的关键。 基于上述研究背景，本文提出了一种综合考虑SOH与直流母线电压稳定性的电氢耦合储能直流微网协调控制策略。首先，根据母线电压的波动幅值划分微网运行工况，并设计多模式协调控制策略。氢储能系统采用模糊算法动态关联SOH与电压波动幅值，通过自适应下垂系数优化其输出功率；电池储能系统采用类似虚拟同步发电机（anal-ogous virtual synchronous generator，AVSG）控制策略为母线电压提供惯性支撑，二者根据划分的工况切换运行模式，协同抑制SOH越限并提升电压的稳定性。最后，通过仿真验证了所提策略在源荷波动场景下的有效性。 电氢耦合储能直流微网模型 电氢耦合储能直流微网的典型拓扑结构如图1所示，包括风力发电单元、电氢耦合储能单元和直流负荷。风力发电单元由直驱式永磁同步风力发电机和三相整流器组成。电氢耦合储能单元由电池储能系统（battery energy storage system，BESS）和氢储能系统（hydrogen energy storage system，HESS）组成，用于调节直流微网的电压和差额功率。直流母线与设备之间通过变流器连接，变流器的灵活控制是实现源荷储功率和能量合理分配的关键。 图1   电氢耦合储能直流微网拓扑 Fig.1   Topological diagram of DC microgrid for electric-hydrogen coupled energy storage 结论 本文建立了电氢耦合储能直流微网模型，提出了考虑储氢状态和直流母线电压稳定性的电氢耦合储能直流微网协调控制策略。通过仿真验证后，得到以下结论。 1）HESS采用基于模糊算法的下垂控制策略，可根据SOH自动优化其充放电功率，提高SOH处于正常区间的概率，避免SOH越限。 2）BESS采用基于AVSG的控制策略，能为直流母线电压提供惯性支撑，在源荷波动时释放更大的瞬时功率平抑电压波动，提高直流母线电压的动态特性。 3）通过电氢耦合储能系统的协调控制和模式切换，在直流微网源荷波动时，优化了直流微网的功率分配状态，提升了直流母线电压的稳定性。仿真结果表明，与传统下垂控制相比，所提策略在场景1和场景2下的电压波动范围分别减小23%和19.44%，母线电压最大波动值分别降低15.85%和19.2%，有效平抑了母线电压的波动。 本文所提控制策略兼顾了直流微网母线电压的稳定性和SOH的优化管理，后续工作将进一步结合实时电价机制和制氢效率优化方法，设计电氢耦合系统的经济-安全多目标优化策略，通过能效-成本协同优化推进电氢耦合系统的工程应用。 作者简介 徐恒山 徐恒山（1989），男，通信作者，博士，硕士生导师，从事新能源发电与并网、电力电子技术及应用研究，E-mail：810228706@qq.com； 柴森（1999），男，硕士研究生，从事新能源发电与并网研究，E-mail：480094186@qq.com。 注：本文内容呈现略有调整，如需要请查看原文。 往期回顾 ◀  《中国电力》2026年第5期抢先看 ◀  内蒙古工业大学 苑曙光 等｜容量电价机制作用下煤电项目亏损风险区域识别研究 ◀  广东粤电电力销售有限公司 陈梓宏 等｜一种基于Patch机制与通道独立结构的改进Transformer日前电价预测方法 ◀  北京工业大学 庞越侠 等｜国外电力容量市场机制及对中国的启示 ◀  国网上海市电力公司 张雅君 等｜面向高比例新能源接入的海上风电场多端柔直并网控制策略 ◀  “超高比例新能源系统电力电量置信平衡机制及多类型电源概率化规划技术”专题征稿启事 ◀  “‘双碳’目标下支撑能源转型的电价市场化改革与价格监管”专题征稿启事 ◀  “电力电子化电力系统故障控制与保护关键技术”专题征稿启事 ◀  “构网型新能源接入条件下新形态配电系统保护控制与故障处置关键技术”专题征稿启事 编辑： 许新雨 校对： 于静茹 审核：张红宪 声明 根据国家版权局最新规定，纸媒、网站、微博、微信公众号转载、摘编《中国电力》编辑部的作品，转载时要包含本微信号名称、二维码等关键信息，在文首注明《中国电力》原创。个人请按本微信原文转发、分享。欢迎大家转载分享。