[實用新型]一種平抑單臺風電功率波動的儲能控制系統

有效

• 申請號: 201220696631.8
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN202940596U
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 李廣磊;孫樹敏;程艷;毛慶波;唐宗華
• 申請（專利權）人: 山東電力集團公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本實用新型涉及電氣行業，尤其涉及用于單臺風電機組與儲能單元模塊聯合運行研究的一種平抑單臺風電功率波動的經濟型儲能控制系統。

背景技術

近年來，世界各國競相加大對風能資源的利用。風電出力具有隨機性和間歇性特點，時有時無、時大時小，風電功率預測精度較低，且風電具有反調峰特性。因此，大規模風電功率波動對電能質量和電網安全帶來較大的威脅，風電并網對電能質量和電力系統運行安全的影響越來越明顯。如何減少單臺風電功率分鐘級的波動量、從而實現整個風電場功率平滑控制，是解決風電并網困難的關鍵技術之一。

儲能是智能電網重要的組成部分，可以有效地實現需求側管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負荷，是提高系統運行穩定性、調整頻率、補償負荷波動的一種重要手段。目前，儲能電站在風電場得到了一定范圍內應用，但這些儲能電站沒有對單一風電機組進行功率平滑，是作為一個整體來對風電場進行功率調節，這帶來了投資高、占地大、維護復雜等問題，制約了儲能技術在風電發展中的廣泛應用。

為有效平抑風電功率波動、降低儲能技術應用成本，迫切需要研發適用于平抑單臺風電功率波動的經濟型儲能單元模塊。中國專利200810017430.9“一種風力發電系統中抑制輸入電網功率波動的控制方法”，公開了一種基于具有變流器和直流側電容器的風力發電系統中抑制輸入電網功率波動的控制方法，這種算法利用了直流側電容器的儲能作用，通過對直流側電壓的適當調節來抑制因風能所對應的功率波動而引起輸出功率的波動。中國專利201110148758.6“基于兆瓦級電池儲能電站的風光發電出力平滑控制方法”，通過分析風光出力平滑要求和儲能電池剩余容量SOC，確定儲能電站總功率和各電池子單元輸出功率值。以上專利及現有技術存在的缺陷是：

1．中國專利200810017430.9適用于永磁同步風力發電機組，不適用于異步風電機組，特別是早期80年代投運的異步風電機組。中國專利201110148758.6雖能平滑風光出力波動，但需要建設大容量大功率儲能電站，帶來了投資高、協調控制困難等問題，不利于在風電分散接入區域大規模推廣。

2.沒有涉及對儲能單元模塊的主電路設計和控制系統的電路設計。

實用新型內容

本實用新型的目的就是為解決上述問題，提供一種平抑單臺風電功率波動的經濟型儲能控制系統，有效地避免了電池的過充過放，維持了電池儲能系統的穩定運行，延長了電池的使用壽命，降低了儲能應用成本的平抑風電功率波動的經濟型儲能控制系統。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案。

一種平抑單臺風電功率波動的儲能控制系統，包括依次連接的直流側電容電壓檢測電路、電壓比較電路、充放電控制系統和儲能模塊；直流側電容電壓檢測電路和儲能模塊分別連接在風力發電系統中直流側電容一端的兩側。

所述直流側電容電壓檢測電路采集直流側電容的電壓值；電壓比較電路將采集直流側電容的電壓值與直流側電容的額定電壓值計算得到電壓偏差值；充放電控制系統和儲能模塊通過的充放電控制補償風電功率輸出目標值與測量值之間的差值，從而達到平抑風電輸出功率波動的目的。

所述直流側電容電壓檢測電路包括電壓采集電路和濾波處理電路。

所述儲能模塊為超級電容器或蓄電池。

所述風力發電系統包括依次連接的風電機組、三相整流器、直流側電容和逆變器。

本實用新型還提供了一種平抑單臺風電功率波動的儲能控制方法，控制步驟如下：

步驟一：求取直流側電容的電壓計算值u_dcj，根據ΔP＝P_in-P_out和其中t為積分時間，τ為積分變量，ΔP為直流側的瞬時功率，可得其中u_dce為積分的初始值，也就是直流側電容的額定電壓值，其中，直流側電容容量為C，直流側輸入功率為P_in,直流側輸出功率為P_out；

步驟二：利用直流側電容的電壓計算值u_dcj與直流側電容的額定電壓值u_dce做差值，然后進入儲能模塊的充放電控制系統。