[發明專利]一種平抑風力發電輸出功率波動控制方法

在審

• 申請號: 201510914878.0
• 申請日: 2015-12-13
• 公開（公告）號: CN106877360A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 魏瑩
• 申請（專利權）人: 魏瑩
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種風力發電，尤其涉及一種平抑風力發電輸出功率波動控制方法。

背景技術

能源和環境是當今人類生存和發展所要解決的緊迫問題，對可再生能源的開發利用，特別是對風能的開發利用已受到世界各國的高度重視，雙饋風力發電機控制技術也已經較為成熟。但風能與常規能源不同，具有隨機性，因此，大規模的風電并網會對電網造成不利影響，并且會給電網調度工作帶來困難。近年來，針對減小風能隨機性帶來的危害開展了不少研究，儲能設備性能的不斷完善也為平抑風力發電輸出功率提供了更為強大的硬件支持。

針對風力發電輸出功率平抑的研究已有一定成果，目前主要是采用蓄電池組和超級電容器２種儲能設備來實現功率平抑。常用的方法例如采用蓄電池組進行風力發電系統功率平抑的可行性，同時分析了蓄電池接口電路的控制原理。還有的方法采用超級電容器進行風力發電系統功率平抑的控制策略，給出了采用DCDC斬波電路的電容器接口結構。

發明內容

為了克服風力發電系統輸出功率的隨機性對大規模風電并網產生不利影響的難題，本發明提出一種平抑風力發電輸出功率波動控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是。

采用蓄電池組和超級電容器的混合儲能系統，利用其平抑風力發電輸出功率的控制方法。所提出的控制方法將補償功率分為高頻和低頻２個部分進行補償，一定程度上克服了儲能設備單獨使用時的不足，并且在補償過程中考慮了電網調度的需求。

平抑風力發電輸出功率波動控制方法包括PWM變換器、DCDC變換器、電容器控制和蓄電池組控制四個部分。

所述PWM變換器將超級電容器和蓄電池組并入電網。

所述DCDC變換器為Buck/Boost斬波電路，超級電容器通過它直接與雙饋感應發電機（DFIG）直流環節電容器相連。

所述電容器控制補償頻率較高且不規則的風速波動引起的輸出功率波動。

所述蓄電池組控制采用 解耦控制，主要補償低頻時的輸出功率波動，并用來補償電網調度值與風功率預測值之間存在的差值。

本發明的有益效果是：本發明提出的控制方法，使用蓄電池組補償輸出功率的低頻波動，超級電容器則用于補償輸出功率的高頻波動，過程中考慮了電網調度的需求。且控制方法有利于規避超級電容器補償功率限制的制約和防止蓄電池組進行頻繁充放電。經過補償后的功率波動幅度與補償前相比有大幅減小，且補償后功率輸出能夠穩定在調度期望值附近，控制效果較好。

附圖說明

圖1 混合儲能系統。

圖2 混合儲能系統控制。

具體實施方案

圖1中，DFIG為雙饋感應發電機，蓄電池組和超級電容分別通過網側PWM變換器和DCDC變換器并入電網。雙饋風力發電機在穩態（亞同步、同步、超同步）時轉子側向定子側提供轉差功率。圖1中，參考功率為 ，同時引入了根據風速預測計算出的功率預測值 作為風電場發電能力參考。

為了減少蓄電池組充放電狀態的切換次數，增加蓄電池組的使用壽命，使用蓄電池組進行低頻補償。由于電網調度值與風功率預測值之間存在一定差距，且在一定時間內兩者均保持為常數，故采用蓄電池組來補償這兩者之間的差值，則蓄電池組吸收功率參考值為 。而由于風能的隨機性，在蓄電池的補償周期內會有頻率較高且不規則的風速波動，由這些風速波動引起的輸出功率波動就需要超級電容器來對其進行補償。超級電容器吸收功率參考值為 。當一個蓄電池組補償周期結束時，風功率預測值會進行更新，從而導致超級電容器參考功率的躍變。

圖1中，有變換率限值環節，是因為超級電容器的補償功率需要通過雙饋風力發電機網側變換器輸入電網，而網側變換器雙閉環控制會產生一定滯后，因而會導致經補償后的風力發電機輸出功率產生一個尖峰。這對于電網的電能質量不利，故對 信號加入一個變化率限制環節。

圖2中，通過計算虛擬風速、估算電磁功率， 進而計算雙饋風力發電機向電網輸出的功率 。通過風速預測和風力發電機功率計算，分別對超級電容器和蓄電池組進行參考功率計算。最后根據參考功率，分別對蓄電池組和超級電容進行控制。超級電容器和蓄電池組補償功率參考值經控制模塊計算后給出觸發脈沖信號，分別作用于Buck-Boost電路和PWM變換器的相應可控晶閘管，實現對２種儲能設備補償功率的控制。