儲能微網作為提升可再生能源消納能力、增強供電可靠性與韌性的重要載體，其運行模式需在并網（Grid-connected）與孤島（Islanded）狀態(tài)之間靈活切換。并網/孤島切換過程涉及電壓、頻率、功率流的快速重構，若控制不當易引發(fā)系統(tǒng)失穩(wěn)甚至設備損壞。
隨著“雙碳”目標推進與分布式能源（DERs）大規(guī)模接入，微電網（Microgrid）成為構建新型電力系統(tǒng)的關鍵單元。儲能系統(tǒng)（如鋰電池、超級電容）在微網中承擔能量緩沖、功率平衡與黑啟動等核心功能，使微網具備在主網故障時自主切換至孤島運行的能力。然而，并網與孤島模式下的控制目標、拓撲結構與動態(tài)特性差異顯著，切換過程易引發(fā)暫態(tài)沖擊，威脅系統(tǒng)安全。因此實現快速、平穩(wěn)、無縫的模式切換成為儲能微網控制技術的核心挑戰(zhàn)。
一、并網與孤島運行模式特性對比
切換過程需在數百毫秒內完成控制策略重構，避免電壓驟降、頻率越限或保護誤動作！
二、切換控制的關鍵技術挑戰(zhàn)
1、暫態(tài)穩(wěn)定性問題：模式切換瞬間，系統(tǒng)阻抗突變，易引發(fā)振蕩。
2、同步難題：孤島轉并網時需精確匹配電壓幅值、相位與頻率。
3、控制策略平滑過渡：從PQ控制（并網）切換至V/f控制（孤島）需避免控制指令跳變。
4、通信依賴與延遲：集中式控制依賴通信，存在單點故障風險。
5、多源協(xié)調復雜性：光伏、風電、儲能、柴油機等多類型電源動態(tài)響應差異大。
三、主流切換控制策略
1、基于預同步的切換方法
在孤島轉并網前，通過鎖相環(huán)（PLL）或虛擬同步機（VSG）技術調整微網輸出電壓，使其與主網同步。該方法可顯著降低合閘沖擊，但依賴精確測量與快速調節(jié)能力。
2、主從控制（Master-Slave Control）
指定一臺儲能變流器（PCS）作為主控單元（V/f控制），其余為從機（PQ控制）。切換時僅需改變主控單元運行模式，結構簡單，但主控單元故障將導致系統(tǒng)崩潰。
3、對等控制（Peer-to-Peer / Droop Control）
所有分布式電源采用下垂控制，無主從之分。切換通過動態(tài)調整下垂系數實現，具備即插即用與高冗余性，但穩(wěn)態(tài)精度較低，需配合二次調頻。
4、多時間尺度協(xié)調控制
- 毫秒級：本地控制器執(zhí)行快速電壓/頻率響應；
- 秒級：能量管理系統(tǒng)（EMS）優(yōu)化功率分配；
- 分鐘級：考慮負荷預測與電價信號進行模式決策。
- 該架構兼顧動態(tài)性能與經濟性，是當前研究熱點。
5、基于人工智能的自適應切換
- 利用強化學習（RL）或深度神經網絡（DNN）在線學習切換策略，適應負荷與可再生能源波動，提升魯棒性，但可解釋性與工程落地仍待驗證。
儲能微網的并網/孤島切換控制是保障系統(tǒng)安全與可靠運行的核心環(huán)節(jié)。當前技術已從單一控制策略向多時間尺度、多源協(xié)同、智能化方向演進。
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更新時間：2025-11-05 
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