[發明專利]一種平抑風電場功率波動的控制裝置及方法

無效

• 申請號: 201110299676.1
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102355008A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 王湘明;郭成廣;董磊書;孫東華;楊波
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學自控技術研究所
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，特別涉及一種平抑風電場功率波動的控制裝置及方法。

背景技術

風力發電是當今社會除水能發電以外的可再生能源發電中技術最成熟、最具有大規模開發條件和商業化前景的發電方式。由于風能是一種間歇性能源，且風速預測存在一定的誤差，故產生的電功率具有間歇性和不穩定性，這也會對當地電網的電能質量產生影響。因此，研究并網風電場的功率特性以及改善風電場發電的穩定性，抑制風電引起的功率波動等問題成為風電并網運行中的重要問題。

目前，研究人員已經提出了多種解決方案，一是通過調節風力渦輪機的運行狀態來平滑其輸出功率，但該方法對風速波動較大的風電場的功率調節能力有限；二是采用無功補償器可快速補償無功功率，維持風力發電機組發電接入點電壓的穩定，但此方法不能調節風電場輸出的有功功率。而采用風電配套的液釩電池儲能系統則可以控制風力發電輸出的有功功率和無功功率，此儲能系統不僅可用于電力調峰，使風力發電單元作為調度機組單元運行，而且具備向電力系統提供頻率控制、快速功率響應等輔助服務的能力。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種平抑風電場功率波動的控制裝置及方法。以經過控制器一階濾波處理后的風電場有功功率和參考補償量之和作為有功功率調節的目標值，將液釩電池儲能系統配置在風電場變電站低壓側，液釩電池儲能系統對整個風電場的功率波動進行平抑控制，對風電場進行集中控制和調節。

本發明裝置包括風力發電機組、控制器、AC-DC濾波器、DC-AC逆變器、液釩電池儲能系統、檢測模塊1和檢測模塊2；

檢測模塊1和檢測模塊2分別連接風力發電機組和三相電網，AC-DC濾波器和DC-AC逆變器的交流側連接三相電網，檢測模塊1是檢測風電場輸出電壓和電流信號，檢測模塊2是檢測輸入電網的電壓和電流信號，在拓撲結構上，AC-DC濾波器和DC-AC逆變器是接在檢測模塊1和檢測模塊2之間的。液釩電池儲能系統連接AC-DC濾波器和DC-AC逆變器，控制器分別連接檢測模塊1、檢測模塊2、AC-DC濾波器、DC-AC逆變器和液釩電池儲能系統。

本發明平抑風電場功率波動的控制方法，包括以下步驟：

步驟1、設置風電配套液釩電池儲能系統的初始參數，包括單體液釩電池的充電電壓上限值和放電電壓的下限值；

由控制器給出初始化指令，設定單體液釩電池充電電壓的上限值和放電電壓的下限值，由控制器給出指令，使其工作狀態如下：若風電配套液釩電池儲能系統的充電電壓大于其充電電壓的上限值，則停止充電；若風電配套液釩電池儲能系統的放電電壓小于其放電電壓的下限值，則停止放電，即令電池輸出和輸入的有功功率給定電池輸出和輸入的無功功率給定

步驟2、確定風電配套液釩電池儲能系統電站的容量配置；

設風電場有功功率輸出為P_wind，風電場功率經液釩電池儲能系統平抑后的有功功率給定值是通過控制器一階濾波得出。則風電場經一階巴特沃斯濾波器的期望輸出功率為其中，S是復頻率。而電池儲能系統電站的輸出功率為其有功功率期望輸出值與風電場有功功率輸出值之差液釩電池儲能系統電站的容量為其輸出功率對時間的積分，因此得到了液釩電池儲能系統電站容量與風電場輸出功率的關系：即Eess=161+16sPwind;]]>

步驟3、檢測模塊1和2采集風電場實際輸出的電壓和電流信號，得出風電場輸出功率P；

步驟4、確定經液釩電池儲能系統濾波后的風電場有功功率參考信號