[發(fā)明專利]基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110231951.6
• 申請(qǐng)日: 2011-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN102280896A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧蕓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/28
• 分類號(hào): H02J3/28
• 代理公司: 沈陽(yáng)智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及一種風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能裝置及方法，特別是涉及一種基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著世界能源消耗的加快，傳統(tǒng)能源儲(chǔ)量的減少，風(fēng)力發(fā)電這種綠色能源越來越得到重視，并具有取之不盡用之不竭的優(yōu)勢(shì)。世界各國(guó)都出臺(tái)各項(xiàng)政策大力扶持風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，近幾年我國(guó)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)也得到了飛速發(fā)展，從引進(jìn)技術(shù)，到自主研發(fā)，國(guó)產(chǎn)化率得到大幅提高，國(guó)產(chǎn)風(fēng)電機(jī)已占主導(dǎo)地位。在風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的同時(shí)，由于大量間隙性和隨機(jī)性風(fēng)電能源注入電網(wǎng)，風(fēng)電機(jī)的穩(wěn)定性、安全性以及電網(wǎng)的調(diào)度管理將面臨新的挑戰(zhàn)。

大規(guī)模風(fēng)電接入使電力系統(tǒng)面臨若干挑戰(zhàn)，為了把握風(fēng)電出力變化規(guī)律，減少電力系統(tǒng)的不確定性，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的安全性和可靠性,提出了采用儲(chǔ)能裝置來穩(wěn)定控制輸出功率的控制策略。這將為風(fēng)電并網(wǎng)而帶來的電力系統(tǒng)不穩(wěn)定提供有效的解決方法，對(duì)于電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、安全、可靠地運(yùn)行以及提高其運(yùn)行效益具有特別重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：

本發(fā)明提出了一種基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能裝置及方法，其目的是為了減少電力系統(tǒng)的不確定性，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。

技術(shù)方案：

一種基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能裝置，建立在風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)之間，其特征在于：該儲(chǔ)能裝置主要由控制單元、AC/DC整流器、DC/AC逆變器、雙向DC/DC變換器及儲(chǔ)能用的超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元構(gòu)成；控制單元分別連接AC/DC整流器、DC/AC逆變器和雙向DC/DC變換器，AC/DC整流器與DC/AC逆變器之間連接有雙向DC/DC變換器，雙向DC/DC變換器與超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元相連接。

所述DC/DC變換器的低壓端連接超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元，DC/DC變換器的高壓端連接AC/DC整流器和DC/AC逆變器。

所述雙向DC/DC變換器用于實(shí)現(xiàn)直流低壓側(cè)超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元與直流高壓側(cè)之間的能量轉(zhuǎn)換，其電路結(jié)構(gòu)為：超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元一端連接電感L的一端，電感L的另一端分別連接絕緣柵雙極晶體管S₁的發(fā)射極、絕緣柵雙極晶體管S₂的集電極、二極管D₁的正極、二極管D₂的負(fù)極，絕緣柵雙極晶體管S₁的集電極與二極管D₁的負(fù)極連接電容C的一端，電容C的另一端連接絕緣柵雙極晶體管S₂的發(fā)射極、二極管D₂的正極和超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元的另一端。

所述的超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元為超級(jí)電容器的串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)組合。

一種如上所述基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能裝置的儲(chǔ)能方法，其特征在于：為了充分利用風(fēng)能，風(fēng)電場(chǎng)以最大運(yùn)行方式運(yùn)行，采用改進(jìn)的灰色模型針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)前若干時(shí)刻的輸出功率預(yù)測(cè)出未來時(shí)刻的輸出功率，將????????????????????????????????????????????????與電網(wǎng)需要風(fēng)電場(chǎng)提供的功率進(jìn)行比較，超出電網(wǎng)所需提供的功率部分進(jìn)行儲(chǔ)存，當(dāng)風(fēng)速下降后，風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率達(dá)不到電網(wǎng)所需提供功率時(shí)，低于電網(wǎng)所需提供的功率將由儲(chǔ)能裝置補(bǔ)充，仍以電網(wǎng)所需功率輸出；具體步驟如下：

首先針對(duì)風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn)，建立改進(jìn)的灰色模型對(duì)風(fēng)力發(fā)電輸出功率進(jìn)行預(yù)測(cè)：

1）、在建立GM(1，1)模型中，令為GM(1，1)建模序列，

???????????????????????????

其中，分別為預(yù)測(cè)前個(gè)等時(shí)間間隔（該時(shí)間間隔可根據(jù)具體情況設(shè)定）的風(fēng)力發(fā)電輸出功率數(shù)值。

2）、為了隨時(shí)追蹤前若干時(shí)刻的輸出功率狀況，每次將預(yù)測(cè)時(shí)刻前的等時(shí)間間隔的風(fēng)電輸出功率送入數(shù)據(jù)序列中的同時(shí)，去除一個(gè)最陳舊的數(shù)據(jù)，即

當(dāng)新得到數(shù)據(jù)后，則將其置入同時(shí)去除，此時(shí)為

即進(jìn)行等維新息處理；由于該灰色模型輸入量為待預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電輸出功率的前若干時(shí)刻實(shí)際輸出功率序列，能夠隨時(shí)追蹤前若干時(shí)刻的輸出功率，使得預(yù)測(cè)結(jié)果更加接近實(shí)際輸出功率。

3）、將以的形式進(jìn)行以下計(jì)算：進(jìn)行一次累加生成序列，得到

???????????????????????

其中,，。

4）、對(duì)再做鄰均值處理，得到背景值序列：

一般情況下，；??????????????????????????

為了提高預(yù)測(cè)精度，進(jìn)行背景值的修正，取

?；