在微电网中，由负荷或者微电源导致的电能质量问题往往具有持续时间短、出现频繁的特点。相比较而言，作为短期储能装置，超级电容器更为理想,因此，主要考虑超级电容器在微电网中的应用。虽然目前超级电容器价格依然偏高，但随着价格的逐渐下降，超级电容器作为一种高效、实用、环保的能量存储装置，必然会成为理想的选择。
2 超级电容器运行及控制原理
2.1 超级电容器储能系统的结构
超级电容器储能系统的基本结构如图1所示。超级电容器多为双电层结构，其活性炭电极和电解质之间是空间分布式结构，可用多个电容器的串并联描述超级电容器的特性。
图 1
在超级电容器组充放电过程中，端电压范围变化大，通常必须采用DC/DC变换器作为接口电路来调节超级电容器的储能和释能。DC/AC变换器可采用双向DC/AC逆变器，或者采用AC/DC整流器及DC/AC逆变器。超级电容器储能系统并联在微电网中母线或者馈线上。
超级电容器储能系统利用多组超级电容器将能量以电场能的形式储存起来，当能量紧急缺乏或需要时，再将存储的能量通过控制单元释放出来，准确快速补偿系统所需的有功和无功，从而实现电能的平衡与稳定控制。超级电容器本身的优点使得它在应用于分布式发电时，在与其它储能方式的互相竞争中胜出。
2.2 超级电容器在微电网中的运行
图2是微电网的一种典型的结构图。由图2可以看出，微电网由微电源、负荷、储能以及能量管理器等组成。储能在微电网中发生作用的形式有：接在微电源的直流母线上、包含重要负荷的馈线上或者微电网的交流母线上。其中，前两种可称为分布式储能，最后一种叫做中央储能。
图 2
当并网运行时，微电网内的功率波动由大电网进行平衡，此时储能处于充电备用状态。当微电网由并网运行切换到孤网运行时，中央储能立即启动，弥补功率缺额。微电网孤网运行时负荷的波动或者微电源的波动则可以由中央储能或者分布式储能平衡。其中，微电源的功率波动有2种平衡方式，即将分布式储能和需要储能的微电源并联接在某馈线上，或者将储能直接接入该微电源的直流母线上。
2.3 超级电容器的控制原理
对超级电容器的控制主要体现在DC/DC变换器、DC/AC变换器的控制上。近年来，变换器控制技术发展迅速，由最早的开环控制发展到输出电压瞬时反馈控制，由模拟控制逐渐发展到全数字控制。当前的数字控制方法有数字PID控制、状态反馈控制、模糊控制以及神经网络控制等。其中，数字PID控制方法是工程实践中应用最广泛的控制方法。
双向DC/DC变换器实现直流低压侧超级电容器组与直流高压侧之间的能量转换。DC/DC变换器的控制目标不能简单设定为维持储能电容器直流高压侧电压恒定，同时还须满足超级电容器的功率限制，其控制框图如图3所示。
图 3
DC/AC变换器目前存在多种控制方式。文献[9]提出一种采用dq0坐标的稳态模型，在此基础上设计了PI控制器，实现了有功功率和无功功率的同时独立调节。文献[10]采用基于同步旋转坐标系的前馈补偿闭环控制，能有效地抑制电压暂降问题。文献[11]提出基于模糊-规则的智能控制系统，利用预测的风电功率，储能装置的效果及交流电压的测量，用来调节、整定功率水平，实现对微电源运行的优化。
3 超级电容器在微电网中的应用
3.1 提供短时供电
微电网存在两种典型的运行模式：正常情况下，微电网与常规配电网并网运行,称为并网运行模式；当检测到电网故障或电能质量不满足要求时,微电网将及时与电网断开从而独立运行,
称为孤网运行模式。微电网往往需要从常规配电网中吸收部分有功功率，因而微电网在从并网模式向孤网模式转换时，会有功率缺额，安装储能设备有助于2种模式的平稳过渡。
