[發明專利]基于快速儲能的風電潮流優化系統及其控制方法

無效

• 申請號: 201110390509.8
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102496967A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 趙艷雷;李海東;韋統振;張磊
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/48
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所 37223
• 代理人: 孫愛華

技術領域

一種基于快速儲能的風電潮流優化系統及其控制方法，屬于新能源發電技術中風電功率調節控制的技術領域。

背景技術

作為能源，風能最大的缺陷在于其不穩定性、不連續性和不可控性，并網運行的風電機組達到一定的滲透度后，其輸出功率的波動會導致電網潮流大小、方向頻繁變化，將引起電網電壓的波動、閃變以及頻率的不穩定。此外，由于大多數風電機組需要通過功率變換裝置與系統連接，這些功率變換裝置在控制機組有功、無功的同時會給電網帶來較多的諧波污染。一定滲透容量的風電系統在遭遇發電單元或負荷突變、系統故障或結構變化，以及并網或離網過程等擾動時，則會給自身或公共電網造成了較嚴重的穩定性和電能質量問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種能夠改善電網電能質量，提高系統穩定性和安全性的基于快速儲能的風電潮流優化系統及其控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該基于快速儲能的風電潮流優化系統，其特征在于：包括蓄電池組、直流功率調節系統、超級電容器組、交直流功率調節系統，直流功率調節系統采用多組相并聯的雙向Buck-Boost變流拓撲，蓄電池組位于直流功率調節系統低壓側，超級電容器組位于直流功率調節系統高壓側，儲能環節與公共電網通過交直流功率調節系統連接。

所述的直流功率調節系統采用三組相并聯的雙向Buck-Boost變流拓撲功率調節單元S₁-S₆，每組雙向Buck-Boost變流拓撲功率調節單元由帶反并聯二極管的2支相串聯的三極管IGBT和1支電感L_dc組成，相串聯的2支三極管IGBT連接點與電感L_dc的一端相連，電感L_dc的另一端接蓄電池的正極，相串聯的上端三極管IGBT的集電極C和下端三極管IGBT的發射極E分別同超級電容器組的正、負端連接。

一種權利要求1基于快速儲能的風電潮流優化系統的控制方法，其特征在于：包括儲能功率分配控制方法和潮流優化控制方法，所述的儲能功率分配控制方法根據超級電容器組荷電狀態SOC所屬區域，采用基于超級電容器電壓低頻波動抑制的功率分配策略，控制直流功率調節系統實現兩種儲能元件間的功率分配；所述的潮流優化控制方法，根據蓄電池組荷電狀態SOC所屬區域，基于系統及電網間能量流動的動態調整規則，柔性控制交直流功率調節系統與公共電網間的有功功率交換。

所述的儲能元件荷電狀態SOC區域劃分方法為：

潮流優化控制過程中，超級電容器組荷電狀態SOC與電壓存在著確定的對應關系：因此依據超級電容器的電壓值劃分其荷電狀態SOC區域，在本系統中，超級電容器組的額定電壓1PU為其最高工作電壓U_Cmax；超級電容器組位于直流功率調節系統(2)高壓側，因此其最低工作電壓U_Cmin?0.4PU即為蓄電池組電壓；超級電容器組荷電狀態SOC區間的近似中間值所對應電壓設定為參考電壓U_Cref，本系統取為0.7倍額定電壓0.7PU；其中設定超級電容器組電壓低于0.98倍額定電壓U_CA0.98PU為安全荷電狀態SOC區域S；高于0.98倍額定電壓U_CA0.98PU進入荷電狀態SOC警戒區域A；

蓄電池組荷電狀態SOC區域的劃分：蓄電池組的額定荷電狀態1PU為其荷電狀態最高值SOC_max，取0.1倍額定荷電狀態0.1PU為其荷電狀態最低值SOC_min，高于0.9倍額定荷電狀態值SOC_A?0.9PU為荷電狀態SOC警戒區域A；低于0.3倍額定荷電狀態值SOC_B?0.3PU為警戒SOC區域B；0.3PU-0.9PU為荷電狀態SOC安全區域S。

所述的潮流優化系統及電網間能量流動的動態調整規則為：