[實用新型]基于灰色模型控制的風力發電儲能裝置

有效

• 申請號: 201120294277.1
• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號: CN202167861U
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 盧蕓
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

技術領域

本實用新型主要涉及一種風力發電儲能裝置，特別是涉及一種基于灰色模型控制的風力發電儲能裝置。

背景技術

隨著世界能源消耗的加快，傳統能源儲量的減少，風力發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勢。世界各國都出臺各項政策大力扶持風電產業，近幾年我國的風電產業也得到了飛速發展，從引進技術，到自主研發，國產化率得到大幅提高，國產風電機已占主導地位。在風力發電發展的同時，由于大量間隙性和隨機性風電能源注入電網，風電機的穩定性、安全性以及電網的調度管理將面臨新的挑戰。

大規模風電接入使電力系統面臨若干挑戰，為了把握風電出力變化規律，減少電力系統的不確定性，增強電力系統的安全性和可靠性,提出了采用儲能裝置來穩定控制輸出功率的控制策略。這將為風電并網而帶來的電力系統不穩定提供有效的解決方法，對于電力系統經濟、安全、可靠地運行以及提高其運行效益具有特別重要的意義。

發明內容

發明目的：

本實用新型提出了一種基于灰色模型控制的風力發電儲能裝置，其目的是為了減少電力系統的不確定性，增強電力系統的安全性和可靠性。

技術方案：

一種基于灰色模型控制的風力發電儲能裝置，建立在風電場與電網之間，其特征在于：該儲能裝置主要由控制單元、AC/DC整流器、DC/AC逆變器、雙向DC/DC變換器及儲能用的超級電容器儲能單元構成；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變換器與超級電容器儲能單元相連接。

所述DC/DC變換器的低壓端連接超級電容器儲能單元，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變換器用于實現直流低壓側超級電容器儲能單元與直流高壓側之間的能量轉換，其電路結構為：超級電容器儲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的負極，絕緣柵雙極晶體管S₁的集電極與二極管D₁的負極連接電容C的一端，電容C的另一端連接絕緣柵雙極晶體管S₂的發射極、二極管D₂的正極和超級電容器儲能單元的另一端。

所述的超級電容器儲能單元為超級電容器的串聯、并聯或串并聯組合。

優點及效果：

本實用新型提出了基于灰色模型控制的風力發電儲能裝置，具有如下優點：

在灰色模型控制中，通過對風電輸出功率進行等維新息處理，能夠不斷獲得最新風電輸出功率，解決風電隨機性大、預測精度難以提高的問題；同時，為了進一步提高預測精度，針對每一次風電輸出功率預測，都將對灰色模型背景值進行修正，進一步提高了預測精度；由預測出的風電輸出功率與電網所需提供功率比較的結果來控制超級電容器儲能裝置充電及放電，使得風力發電儲能裝置得到合理的利用，極大地提高電力系統的穩定性、安全性及其運行效益。

附圖說明：

圖1為本實用新型風力發電儲能裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型雙向DC/DC變換器的電路結構圖；

圖3為灰色模型預測流程圖；

圖4為風力發電輸出功率預測誤差圖。

具體實施方式：

下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明：

為了充分利用風能，風電場以最大運行方式運行，將風力發電輸出功率超出電網所需提供功率的部分儲存起來；當風速下降后，風電場的輸出功率達不到電網所需提供功率時，由儲能設備補充，仍以電網所需功率輸出，據此提高電力系統的穩定性。

如何正確把握風力發電儲能控制是非常重要的，如何認定在何時開始儲能及何時開始釋放對儲能系統起著至關重要的作用。自然界風的變化是很難預測的，風速和風向的變化影響著風力發電機的出力。在灰色模型控制中，通過對風電輸出功率進行等維新息處理，能夠不斷獲得最新風電輸出功率，解決風電隨機性大、預測精度難以提高的問題。同時，為了進一步提高預測精度，針對每一次風電輸出功率預測，都將對灰色模型背景值進行修正，進一步提高了預測精度。