混合儲能系統的轉換器拓撲結構、控制政策和未來前景
混合儲能系統（ESS）是支援可再生能源（RES）滲透的各種資源之一，但要求高層主管支援系統（ESS）滿足特定應用程式所有要求的能力卻是有限的。
RES進入電力系統的趨勢不斷增加，增加了電力系統運作和控制的不确定性，RES對不可預見的氣象條件變化的脆弱性需要額外的資源來支援。
在過去的幾年中，由于化石燃料的枯竭，人們對環境影響的擔憂日益增加，導緻向RES過渡以滿足全球能源需求。
RES的生态友好性、可擴充性和其他廣泛的特性吸引了它在商業、工業和住宅領域的部署，電力電子技術的快速發展進一步支援了這一點，這有助于完全控制受随機自然條件限制的RES。
此外，RES具有各種限制，如負載跟随性差、間歇性發電和不可排程性。
由于這些因素，它們在電網系統中的協調對于高效運作是一項具有挑戰性的任務，特别是對于高容量系統，可再生能源并網過程中面臨的顯着挑戰是電壓不穩定、負載差異、頻率波動、電能品質差和負載跟蹤。
ESS的內建是克服這些限制并促進電網穩定運作的有前途的解決方案。将ESS與RES內建到微電網中可以避免功率波動、改善電能品質、頻率調節并啟用額外的輔助服務。
是以，近年來出現了各種ESS技術，可分為電氣、電化學、化學和機械存儲系統。
廣泛使用的ESS有SC、SMES、飛輪、抽水蓄能、電池、CAES和儲氫罐。在這些技術中，電池被視為最重要和最有前途的ESS之一，用于維持電力系統網絡的穩定性。
離網系統中的儲能系統在管理瞬時功率波動和電能品質方面起着至關重要的作用。
此外，各國提供的國家政策和補貼進一步加速了ESS的增長，RES和ESS的結合可以減少對能源進口的依賴，提高系統的彈性和可靠性，也有助于走向電網脫碳。
開發中國家正在朝着智慧城市邁進，以實作環境可持續性、充足的電力供應、高效的移動性和采用電動汽車等目标，RES和ESS在這些方面發揮着關鍵作用。
值得注意的是，每一種儲能系統都有其自身的局限性，限制了其應用範圍，因為理想的應用需要高能量和高功率。
然而，ESS受到其功率或能量容量的限制，是以有必要建構一個系統，将兩個或多個ESS組合起來形成HESS ，例如電池具有比功率低、比能量高、循環次數少、自放電容量小、每瓦時成本低等特點。
HPS、HES的互連拓撲決定了ESS的控制靈活性、動态性能、效率和壽命。
HPS和HES可以直接或通過電源轉換器連接配接到系統，直接連接配接提供了簡單的系統架構、低成本和控制複雜性，電源轉換器的使用不僅確定了HPS和HES的解耦控制，而且提供了增強的電源調節。
HESS可以連接配接到直流母線，也可以使用單獨的直流-交流轉換器連接配接到交流母線，互連拓撲可分為無源、半有源和有源，拓撲的選擇根據系統要求和能源管理系統的功能而有很大差異。
被動拓撲，是将HPS和HES互連到系統的簡單方法，ESS直接連接配接在一起，無需使用電源轉換器，ESS的電壓等級與直流母線電壓或負載電壓的比對是直接連接配接的先決條件，無源架構類似于并聯運作的同步發電機，其中根據阻抗比分擔負載。
在電池和SC混合動力車中，由于SC的低阻抗，高功率脈沖被SC吸收，是以SC類似于低通濾波器。
此拓撲已用于脈沖負載、具有電池SC混合動力的車輛應用，後來被用于電源系統應用。
半主動拓撲，是無源拓撲的擴充，具有一個功率轉換器來控制HPS，其中雙向DC-DC轉換器用于控制HPS交換的功率以及适當的控制算法。
其中SC使用雙向DC-DC轉換器連接配接，電池直接連接配接到DC總線。盡管它提供了部分靈活性，但仍有一些限制。
其一，當HPS直接連接配接到系統時，直流母線電壓會發生變化，其二，DC-DC轉換器的設計應能夠處理與HPS接口時的大功率尖峰。
主動拓撲，通過兩個ESS的解耦控制提供盡可能高的可控性，它有助于能源管理政策利用HPS和HES的互補特性，此外它還可以采用多種控制政策，但這些優勢都是以功率轉換損耗增加和轉換器成本高為代價的。
該拓撲結構已廣泛應用于HESS在電力系統中的應用。這可以細分為并聯有源和串聯有源拓撲，并行拓撲采用兩組獨立的轉換器來并行連接配接HPS和HES 。
而串聯拓撲已将HPS和HES與電源轉換器級聯，以将其與直流母線解耦。但串聯拓撲經常被忽略，因為它要求功率轉換器的額定功率符合HESS的總額定功率。
ESS的拓撲的有以下優點，不僅能夠通過HPS和HES的分離控制提高了靈活性、還可以采用範圍廣泛的控制政策與ESS的電壓水準與系統電壓轉換器，将ESS與系統解耦。
