[發明專利]基于機組慣性儲能的風電場儲能鋰電優化控制方法

有效

• 申請號: 201410124216.9
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103887808B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 段斌;王俊;蘇永新;劉丹丹
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于機組慣性儲能的風電場儲能鋰電優化控制方法，其特征在于，包括以下步驟：?

A、根據風電場預測風速計算傳統控制模式下風電場預測捕獲的功率；?

B、對風電場預測捕獲功率進行快速傅里葉變換，得到風電場輸出功率高頻信號和低頻信號；?

C、利用機組本身慣性動能存儲當對風電場輸出功率進行第一次平滑，抑制機組有功出力的高頻分量；?

D、根據預測輸出功率置信區間，確定風電場計劃出力P_plan(t)，建立鋰電池容量E_b與電池充放電時間之間的數學模型，通過調節鋰電池充放電時間控制鋰電池容量，完成對風電場輸出功率波低頻分量的平滑任務；?

E、基于電池壽命和混合儲能系統成本之間的權衡，考慮風電場預測功率置信水平，建立評價指標，優化控制風電場鋰電池容量。?

2.如權利要求1所述的基于機組慣性儲能的風電場儲能鋰電優化控制方法，其特征在于：所述步驟A)中，根據風電場預測風速，計算傳統控制模式下風電場預測捕獲的功率具體方法如下：?

式中：表示機組預測捕獲的風電功率；v_f(t)表示風電場預測風速；ρ表示空氣密度；v_in、v_rate、v_out分別表示風電機組的切入風速、額定風速和輸出風速；A為葉輪掃風面積；C_p(λ，β)是風能利用系數；?

風電場所有風電機組在t時刻預測捕獲功率總和：?

式中：n表示風電場機組臺數；分代表t時刻風電場預測捕獲功率總和以及第i臺機組預測捕獲功率。?

3.如權利要求1所述的基于機組慣性儲能的風電場儲能鋰電優化控制方法，其特征在于：所述步驟B)中，對風電場預測捕獲功率進行快速傅里葉變換，得到風電功率幅頻譜特性曲線，將其劃分為高頻和低頻兩部分，高頻部分覆蓋的頻率為0.01～1Hz，低頻部分覆蓋的頻率為10^-5～0.01Hz。?

4.如權利要求1所述的基于機組慣性儲能的風電場儲能鋰電優化控制方法，其特征在于：所述步驟C)中，利用機組本身慣性動能存儲對風電場輸出功率進行第一次平滑，抑制機組有功出力的高頻分量，包括如下步驟：?

(1)建立傳統控制模式下風電機組系統模型。?

式中，ω_m(t)表示t時刻系統機械轉速；k＝0.5ρc_p(λ，β)RA/λ，λ＝Rω_m/v_f，表示葉尖速比；R表示葉輪半徑；T_m表示風電機組轉矩；T_e為發電機的電磁轉矩；J表示系統等下轉動慣量。?

(2)計算風電機組功率變化值ΔE_w。風電機組功率在預測捕獲功率和第一次平滑后輸出功率之間P_out(t)變化，變化值由轉子存儲動能ΔE_k進行補償，具體如下所示：?

ΔE_w＝ΔE_k????(6)?

轉子儲存能力受機組轉速的限制，慣性動能存儲范圍ω_max表示風電機組可承受的最大轉速；ω_min表示并網發電時允許的最小轉速。?

(3)對傳統風電機組模型做線性化處理，給出ΔE_k和ΔP_out三者之間的數值關系，然后采用偏微分法，得到和P_out(t)的小信號擾動，進行拉普拉斯變換得到基于慣性動能存儲的機組控制系統傳遞函數為：?

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