混合储能系统的转换器拓扑结构、控制策略和未来前景
混合储能系统（ESS）是支持可再生能源（RES）渗透的各种资源之一，但要求高层主管支持系统（ESS）满足特定应用程序所有要求的能力却是有限的。
RES进入电力系统的趋势不断增加，增加了电力系统运行和控制的不确定性，RES对不可预见的气象条件变化的脆弱性需要额外的资源来支持。
在过去的几年中，由于化石燃料的枯竭，人们对环境影响的担忧日益增加，导致向RES过渡以满足全球能源需求。
RES的生态友好性、可扩展性和其他广泛的特性吸引了它在商业、工业和住宅领域的部署，电力电子技术的快速发展进一步支持了这一点，这有助于完全控制受随机自然条件限制的RES。
此外，RES具有各种限制，如负载跟随性差、间歇性发电和不可调度性。
由于这些因素，它们在电网系统中的协调对于高效运行是一项具有挑战性的任务，特别是对于高容量系统，可再生能源并网过程中面临的显着挑战是电压不稳定、负载差异、频率波动、电能质量差和负载跟踪。
ESS的集成是克服这些限制并促进电网稳定运行的有前途的解决方案。将ESS与RES集成到微电网中可以避免功率波动、改善电能质量、频率调节并启用额外的辅助服务。
因此，近年来出现了各种ESS技术，可分为电气、电化学、化学和机械存储系统。
广泛使用的ESS有SC、SMES、飞轮、抽水蓄能、电池、CAES和储氢罐。在这些技术中，电池被视为最重要和最有前途的ESS之一，用于维持电力系统网络的稳定性。
离网系统中的储能系统在管理瞬时功率波动和电能质量方面起着至关重要的作用。
此外，各国提供的国家政策和补贴进一步加速了ESS的增长，RES和ESS的结合可以减少对能源进口的依赖，提高系统的弹性和可靠性，也有助于走向电网脱碳。
发展中国家正在朝着智慧城市迈进，以实现环境可持续性、充足的电力供应、高效的移动性和采用电动汽车等目标，RES和ESS在这些方面发挥着关键作用。
值得注意的是，每一种储能系统都有其自身的局限性，限制了其应用范围，因为理想的应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，因此有必要构建一个系统，将两个或多个ESS组合起来形成HESS ，例如电池具有比功率低、比能量高、循环次数少、自放电容量小、每瓦时成本低等特点。
HPS、HES的互连拓扑决定了ESS的控制灵活性、动态性能、效率和寿命。
HPS和HES可以直接或通过电源转换器连接到系统，直接连接提供了简单的系统架构、低成本和控制复杂性，电源转换器的使用不仅确保了HPS和HES的解耦控制，而且提供了增强的电源调节。
HESS可以连接到直流母线，也可以使用单独的直流-交流转换器连接到交流母线，互连拓扑可分为无源、半有源和有源，拓扑的选择根据系统要求和能源管理系统的功能而有很大差异。
被动拓扑，是将HPS和HES互连到系统的简单方法，ESS直接连接在一起，无需使用电源转换器，ESS的电压等级与直流母线电压或负载电压的匹配是直接连接的先决条件，无源架构类似于并联运行的同步发电机，其中根据阻抗比分担负载。
在电池和SC混合动力车中，由于SC的低阻抗，高功率脉冲被SC吸收，所以SC类似于低通滤波器。
此拓扑已用于脉冲负载、具有电池SC混合动力的车辆应用，后来被用于电源系统应用。
半主动拓扑，是无源拓扑的扩展，具有一个功率转换器来控制HPS，其中双向DC-DC转换器用于控制HPS交换的功率以及适当的控制算法。
其中SC使用双向DC-DC转换器连接，电池直接连接到DC总线。尽管它提供了部分灵活性，但仍有一些限制。
其一，当HPS直接连接到系统时，直流母线电压会发生变化，其二，DC-DC转换器的设计应能够处理与HPS接口时的大功率尖峰。
主动拓扑，通过两个ESS的解耦控制提供尽可能高的可控性，它有助于能源管理策略利用HPS和HES的互补特性，此外它还可以采用多种控制策略，但这些优势都是以功率转换损耗增加和转换器成本高为代价的。
该拓扑结构已广泛应用于HESS在电力系统中的应用。这可以细分为并联有源和串联有源拓扑，并行拓扑采用两组独立的转换器来并行连接HPS和HES 。
而串联拓扑已将HPS和HES与电源转换器级联，以将其与直流母线解耦。但串联拓扑经常被忽略，因为它要求功率转换器的额定功率符合HESS的总额定功率。
ESS的拓扑的有以下优点，不仅能够通过HPS和HES的分离控制提高了灵活性、还可以采用范围广泛的控制策略与ESS的电压水平与系统电压转换器，将ESS与系统解耦。
