基于分层功率分配与自适应SOC管理的混合储能协调控制方法

汪新星; 朱嘉炜; 许冠军

doi:10.19585/j.zjdl.202607008

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基于分层功率分配与自适应SOC管理的混合储能协调控制方法

新能源 | 更新时间：2026-07-22

- 基于分层功率分配与自适应SOC管理的混合储能协调控制方法
- Coordinated control of hybrid energy storage systems based on hierarchical power allocation and adaptive SOC management
- 浙江电力 2026年45卷第7期页码：82-91
- 作者机构：
  
  上海远宽能源科技有限公司，上海 200090
- 作者简介：
  
  汪新星（1979），男，硕士，主要从事电力电子系统控制与实时仿真方面的工作。
- 基金信息：
  
  上海市科技小巨人工程(25LG3505300)
- DOI：10.19585/j.zjdl.202607008
  中图分类号：
- 收稿：2025-11-07，
  
  修回：2026-03-03，
  
  网络首发：2026-07-22，
  
  纸质出版：2026-07-25
- 稿件说明：
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汪新星,朱嘉炜,许冠军.基于分层功率分配与自适应SOC管理的混合储能协调控制方法[J].浙江电力,2026,45(07):82-91.

WANG Xinxing,ZHU Jiawei,XU Guanjun.Coordinated control of hybrid energy storage systems based on hierarchical power allocation and adaptive SOC management[J].ZHEJIANG ELECTRIC POWER,2026,45(07):82-91.
汪新星,朱嘉炜,许冠军.基于分层功率分配与自适应SOC管理的混合储能协调控制方法[J].浙江电力,2026,45(07):82-91. DOI： 10.19585/j.zjdl.202607008.

WANG Xinxing,ZHU Jiawei,XU Guanjun.Coordinated control of hybrid energy storage systems based on hierarchical power allocation and adaptive SOC management[J].ZHEJIANG ELECTRIC POWER,2026,45(07):82-91. DOI： 10.19585/j.zjdl.202607008.

摘要

为应对高比例新能源接入导致的系统惯量下降与频率稳定问题，提出一种基于分层功率分配与自适应SOC（荷电状态）管理的混合储能系统协调控制方法。所提策略采用三层架构：顶层根据频率偏差及其变化率生成融合惯量支撑与一次调频的功率指令；中间层由超级电容应对瞬变功率，锂电池处理稳态功率，并利用模糊控制防止SOC越限；底层通过均衡算法确保组内功率单元SOC一致。为验证所提策略的工程适用性，构建了硬件在环实验平台并完成测试。结果表明，所提方法能有效提升系统频率稳定性，具备优异的动态响应与SOC管理能力，在保障运行可靠性的同时延缓了电池老化，为储能电站的实际运行提供了理论与实践支撑。

Abstract

To address the decline in system inertia and frequency stability challenges associated with high penetration of renewable energy， this paper proposes a coordinated control method for hybrid energy storage systems （HESS） based on hierarchical power allocation and adaptive state-of-charge （SOC） management. The proposed strategy utilizes a three-layer hierarchical architecture： the top layer generates power commands by integrating inertial support and primary frequency regulation based on frequency deviation and its rate of change； the middle layer allocates transient power to supercapacitors and steady-state power to lithium-ion batteries， employing fuzzy logic control to prevent SOC limit violations； and the bottom layer utilizes an equalization algorithm to ensure SOC consistency among power units within each group. To validate the engineering applicability of the strategy， a hardware-in-the-loop （HIL） simulation platform was developed and tested. Results demonstrate that the proposed method effectively enhances system frequency stability with superior dynamic response and robust SOC management. By ensuring operational reliability and mitigating battery degradation， this study provides both theoretical and practical support for the deployment of energy storage power stations.

关键词

Keywords

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李军徽，侯涛，穆钢，等 . 基于权重因子和荷电状态恢复的储能系统参与一次调频策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 19 ）： 63 - 72 .

Li Junhui ， Hou Tao ， Mu Gang ， et al . Primary frequency regulation strategy with energy storage system based on weight factors and state of charge recovery ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 19 ）： 63 - 72 .

王亚雨，彭勇刚，孙静 . 风电场自动发电控制技术与策略研究综述［J］. 电网技术， 2025 ， 49 （ 10 ）： 4311 - 4329 .

Wang Yayu ， Peng Yonggang ， Sun Jing . Review of research on automatic generation control technologies and strategies in wind farms ［J］. Power System Technology ， 2025 ， 49 （ 10 ）： 4311 - 4329 .

Rana M M ， Uddin M ， Sarkar M R ， et al . A review on hybrid photovoltaic-Battery energy storage system：Current status，challenges，and future directions ［J］. Journal of Energy Storage ， 2022 ， 51 ： 104597 .

黄怡涵，王小海，张红光，等 . 火电机组一次调频简化模型改进与电力系统频率安全约束解析计算［J］. 电力系统保护与控制， 2025 ， 53 （ 15 ）： 36 - 47 .

Huang Yihan ， Wang Xiaohai ， Zhang Hongguang ， et al . Improvement of simplified primary frequency regulation model for thermal power units and analytical calculation of power system frequency security constraints ［J］. Power System Protection and Control ， 2025 ， 53 （ 15 ）： 36 - 47 .

张礼浩，刘翔宇，顾雪平，等 . 新型电力系统频率安全稳定研究综述及展望［J］. 浙江电力， 2024 ， 43 （ 10 ）： 12 - 26 .

Zhang Lihao ， Liu Xiangyu ， Gu Xueping ， et al . Review and prospects of frequency security and stability research in new-type power systems ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2024 ， 43 （ 10 ）： 12 - 26 .

陈海生，李泓，徐玉杰，等 . 2024年中国储能技术研究进展［J］. 储能科学与技术， 2025 ， 14 （ 6 ）： 2149 - 2192 .

Chen Haisheng ， Li Hong ， Xu Yujie ， et al . Research progress on China’s energy storage technology in 2024 ［J］. Energy Storage Science and Technology ， 2025 ， 14 （ 6 ）： 2149 - 2192 .

冯梦圆，文书礼，时珊珊，等 . 满足新型电力系统调峰调频需求的储能优化配置及运行研究综述［J］. 上海交通大学学报， 2026 ， 60 （ 1 ）： 1 - 18 .

Feng Mengyuan ， Wen Shuli ， Shi Shanshan ， et al . A review of optimal allocation and operation of energy storage system for peak shaving and frequency regulation in new type power systems ［J］. Journal of Shanghai Jiao Tong University ， 2026 ， 60 （ 1 ）： 1 - 18 .

Elalfy D A ， Gouda E ， Kotb M F ， et al . Comprehensive review of energy storage systems technologies， objectives，challenges，and future trends ［J］. Energy Strategy Reviews ， 2024 ， 54 ： 101482 .

王滔，毛田，周保荣，等 . 基于储能荷电状态的虚拟同步机控制探讨［J］. 储能科学与技术， 2025 ， 14 （ 5 ）： 2032 - 2034 .

Wang Tao ， Mao Tian ， Zhou Baorong ， et al . Exploration of virtual synchronous machine control based on energy storage state of charge ［J］. Energy Storage Science and Technology ， 2025 ， 14 （ 5 ）： 2032 - 2034 .

马文忠，张家瑞，王玉生，等 . 计及SOC自恢复的混合储能系统功率优化分配策略［J］. 电力自动化设备， 2025 ， 45 （ 3 ）： 16 - 23 .

Ma Wenzhong ， Zhang Jiarui ， Wang Yusheng ， et al . Low-carbon economic scheduling of hydrogen-doped micro energy grid based on model predictive control ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2025 ， 45 （ 3 ）： 16 - 23 .

程子霞，丁青波，柴旭峥 . 基于改进下垂系数的SOC均衡下垂控制［J］. 电力系统保护与控制， 2025 ， 53 （ 14 ）： 123 - 132 .

Cheng Zixia ， Ding Qingbo ， Chai Xuzheng . SOC balancing droop control based on an improved droop coefficient ［J］. Power System Protection and Control ， 2025 ， 53 （ 14 ）： 123 - 132 .

陶珑，马小勇，王议锋，等 . 混合储能系统增强型自抗扰协调控制［J］. 太阳能学报， 2024 ， 45 （ 9 ）： 668 - 677 .

Tao Long ， Ma Xiaoyong ， Wang Yifeng ， et al . Coordinated control of hybrid energy storage based on enhanced active disturbance rejection control ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2024 ， 45 （ 9 ）： 668 - 677 .

马振祺，任浩栋，张凯，等 . 考虑冷热电多能流的混合储能系统三阶段能量优化调度策略［J］. 电气工程学报， 2024 ， 19 （ 1 ）： 106 - 116 .

Ma Zhenqi ， Ren Haodong ， Zhang Kai ， et al . Three-stage energy optimization scheduling strategy of hybrid energy storage system considering multi-energy flow of cooling，heating and power ［J］. Journal of Electrical Engineering ， 2024 ， 19 （ 1 ）： 106 - 116 .

严干贵，李永越，沙千理，等 . 基于改进自适应完备集合经验模态分解的混合储能辅助火电机组调频的协同控制策略［J］. 电网技术， 2026 ， 50 （ 1 ）：中插99，210-中插99， 220 .

Yan Gangui ， Li Yongyue ， Sha Qianli ， et al . Co-control strategy for hybrid storage-assisted thermal power unit frequency regulation based on ICEEMDAN decomposition ［J］. Power System Technology ， 2026 ， 50 （ 1 ）：中插99，210-中插99， 220 .

王俊月，杨騉，宋政湘，等 . 基于自适应SOC的电池-飞轮混合储能一次调频控制策略［J］. 电力工程技术， 2024 ， 43 （ 5 ）： 122 - 130 .

Wang Junyue ， Yang Kun ， Song Zhengxiang ， et al . Primary frequency regulation strategy for battery-flywheel hybrid energy storage based on adaptive state of charge ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2024 ， 43 （ 5 ）： 122 - 130 .

马文忠，王立博，王玉生，等 . 考虑SOC的混合储能功率分配与自适应虚拟惯性控制［J］. 电力系统保护与控制， 2024 ， 52 （ 5 ）： 83 - 93 .

Ma Wenzhong ， Wang Libo ， Wang Yusheng ， et al . Hybrid energy storage power distribution and adaptive virtual inertia control considering SOC ［J］. Power System Protection and Control ， 2024 ， 52 （ 5 ）： 83 - 93 .

武鑫，尚文举，马志勇，等 . 抽水蓄能-飞轮混合储能系统协调控制方法［J］. 储能科学与技术， 2023 ， 12 （ 2 ）： 468 - 476 .

Wu Xin ， Shang Wenju ， Ma Zhiyong ， et al . Coordinated control method for pumped and flywheel hybrid energy storage system ［J］. Energy Storage Science and Technology ， 2023 ， 12 （ 2 ）： 468 - 476 .

闫来清，王康，许佳奇，等 . 基于多层能量管理的混合储能风电功率波动平抑策略［J］. 太阳能学报， 2025 ， 46 （ 9 ）： 98 - 107 .

Yan Laiqing ， Wang Kang ， Xu Jiaqi ， et al . Hybrid energy storage wind power fluctuation stabilization strategy based on multi-layer energy management ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2025 ， 46 （ 9 ）： 98 - 107 .

贺悝，郭罗权，谭庄熙，等 . 考虑调频阶段需求的混合储能一次调频综合控制策略［J］. 太阳能学报， 2024 ， 45 （ 9 ）： 697 - 708 .

He Kui ， Guo Luoquan ， Tan Zhuangxi ， et al . Comprehensive control strategy of hybrid energy storage in primary frequency regulation considering demands of frequency regulation stages ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2024 ， 45 （ 9 ）： 697 - 708 .

徐鹤勇，郑铁军，丁圣权，等 . 基于量子增强混合时空图神经网络的混合储能系统自适应频率调节方法［J］. 储能科学与技术， 2025 ， 14 （ 8 ）： 3149 - 3159 .

Xu Heyong ， Zheng Tiejun ， Ding Shengquan ， et al . An adaptive frequency regulation method for hybrid energy storage systems based on quantum-enhanced hybrid spatiotemporal graph neural networks ［J］. Energy Storage Science and Technology ， 2025 ， 14 （ 8 ）： 3149 - 3159 .

武海维，谢德清，徐雨红，等 . 基于线性分解的混合储能辅助火电机组调频控制［J］. 电工技术， 2023 （ 20 ）： 13 - 15 .

Wu Haiwei ， Xie Deqing ， Xu Yuhong ， et al . Linear decomposition-based frequency modulation control utilizing thermal power units and assisted by hybrid energy storage ［J］. Electric Engineering ， 2023 （ 20 ）： 13 - 15 .

郭强，陈崇德，胡阳，等 . 飞轮和锂电池储能联合光伏发电一次调频控制［J］. 电力系统及其自动化学报， 2023 ， 35 （ 11 ）： 1 - 9 .

Guo Qiang ， Chen Chongde ， Hu Yang ， et al . Flywheel and lithium battery energy storage combined with photovoltaic power generation participating in primary frequency regulation control ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2023 ， 35 （ 11 ）： 1 - 9 .

Li J H ， Zhao Z Z ， Zhao Z Q ， et al . Multi-objective hybrid energy storage optimization configuration model for reducing thermal power frequency modulation loss ［C］// 2023 International Conference on Power System Technology （PowerCon） . September 21 - 22 ， 2023 .Jinan， China . IEEE ，2023： 1 - 6 .

孙广宇，胡姝博，谢赐戬，等 . 基于典型风电场景的风储协同频率支撑容量优化配置［J］. 电力电容器与无功补偿， 2024 （ 6 ）： 108 - 118 .

Sun Guangyu ， Hu Shubo ， Xie Cijian ， et al . Optimization configuration of wind storage collaborative frequency support capacity based on typical wind power scenarios ［J］. Power Capacitor & Reactive Power Compensation ， 2024 （ 6 ）： 108 - 118 .

王君瑞，白冰超，王瑞，等 . 基于虚拟直流电机的多储能SOC均衡控制策略［J］. 电力建设， 2024 ， 45 （ 11 ）： 14 - 24 .

Wang Junrui ， Bai Bingchao ， Wang Rui ， et al . Multi-energy storage SOC equalization strategy based on virtual DC motor control ［J］. Electric Power Construction ， 2024 ， 45 （ 11 ）： 14 - 24 .

王俊月，杨騉，宋政湘，等 . 基于自适应SOC的电池-飞轮混合储能一次调频控制策略［J］. 电力工程技术， 2024 ， 43 （ 5 ）： 122 - 130 .

顾海飞，鲍兴川，孙晓蕾 . 具有惯性支撑的混合储能直流微电网协调控制策略［J］. 电力需求侧管理， 2024 ， 26 （ 5 ）： 58 - 63 .

Gu Haifei ， Bao Xingchuan ， Sun Xiaolei . Coordinated control strategy for hybrid energy storage DC microgrid with inertia support ［J］. Power Demand Side Management ， 2024 ， 26 （ 5 ）： 58 - 63 .

王育飞，张新宇，张文韬，等 . 考虑调频死区的电池储能系统自适应频率控制策略［J］. 智慧电力， 2024 ， 52 （ 8 ）： 33 - 41 .

Wang Yufei ， Zhang Xinyu ， Zhang Wentao ， et al . Adaptive frequency control strategy of battery energy storage system considering frequency regulation dead band ［J］. Smart Power ， 2024 ， 52 （ 8 ）： 33 - 41 .

王若谷，解振学，常小强，等 . 一种基于混合储能改善跟踪光伏发电出力特性方法的研究［J］. 电力电容器与无功补偿， 2024 ， 45 （ 2 ）： 126 - 133 .

Wang Ruogu ， Xie Zhenxue ， Chang Xiaoqiang ， et al . Research on method for improving tracking photovoltaic power generation output characteristics based on hydrogen and battery hybrid energy storage ［J］. Power Capacitor & Reactive Power Compensation ， 2024 ， 45 （ 2 ）： 126 - 133 .

纪坤华，王云，邓丽娜，等 . 提高双向调节能力的混合储能平滑风电控制策略［J］. 智慧电力， 2024 ， 52 （ 3 ）： 55 - 62 .

Ji Kunhua ， Wang Yun ， Deng Lina ， et al . Hybrid energy storage wind power smoothing control strategy for improving bidirectional regulation ability ［J］. Smart Power ， 2024 ， 52 （ 3 ）： 55 - 62 .

赵燚，杨俊丰，庞建霞，等 . 考虑混合储能主动参与风光储电站的功率分配与调频策略［J］. 电力建设， 2024 ， 45 （ 7 ）： 144 - 155 .

Zhao Yi ， Yang Junfeng ， Pang Jianxia ， et al . Power-distribution and frequency-regulation strategies for wind-solar power stations actively supported by hybrid-energy storage ［J］. Electric Power Construction ， 2024 ， 45 （ 7 ）： 144 - 155 .

周涛，向永建，杜可可，等 . 风机与储能参与电网调频协调控制技术综述［J］. 浙江电力， 2024 ， 43 （ 7 ）： 45 - 55 .

Zhou Tao ， Xiang Yongjian ， Du Keke ， et al . An overview of a coordinated control technique for wind turbines and energy storage participating grid frequency regulation ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2024 ， 43 （ 7 ）： 45 - 55 .

宋元明，刘亚杰，金光，等 . 锂离子电池/超级电容器混合储能系统能量管理方法综述［J］. 储能科学与技术， 2024 ， 13 （ 2 ）： 652 - 668 .

Song Yuanming ， Liu Yajie ， Jin Guang ， et al . Review of energy management methods for lithium-ion battery/supercapacitor hybrid energy storage systems ［J］. Energy Storage Science and Technology ， 2024 ， 13 （ 2 ）： 652 - 668 .

Wang J ， Xie Y H ， Li D T ， et al . Study on fuzzy control of trawler winch based on AMESim ［J］. Applied Mechanics and Materials ， 2023 ， 912 ： 21 - 27 .

张闯，高浪涛，刘素贞，等 . 基于超声的锂离子电池微过充循环老化特性［J］. 电工技术学报， 2024 ， 39 （ 24 ）： 7965 - 7978 .

Zhang Chuang ， Gao Langtao ， Liu Suzhen ， et al . Characterization of slight overcharge cycle aging of lithium-ion batteries based on ultrasonic ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2024 ， 39 （ 24 ）： 7965 - 7978 .

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