[發明專利]一種平抑風功率波動的儲能優化方法及風電儲能混合系統

在審

• 申請號: 202010613229.8
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111900757A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 陳兵;徐春雷;丁瑾;史林軍;張琦兵;樊海鋒;王昊煒;朱昊卿;王東;蔣子維;錢漢;高翔;趙琛胤
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司鎮江供電分公司;河海大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02J3/28;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種平抑風功率波動的儲能優化方法及風電儲能混合系統，方法采用基于零相位低通濾波器的改進平滑容量配置方法，消除濾波器的時間延遲，可以降低需求的儲能系統容量，設計簡單，系數較少，應用方便。系統將風電機組與儲能系統相結合，能夠減弱風力發電的間歇性、波動性與不確定性，從而調度風電場的功率；解決風力發電系統中短時間內風電能量波動越限而導致的棄風現象；在滿足風電并網波動率約束的條件下，顯著的減小儲能系統容量與成本。

技術領域

本發明屬于電力系統運行領域中的風電場功率優化技術，尤其涉及一種平抑風功率波動的儲能優化方法及風電儲能混合系統。

背景技術

隨著化石能源供應的日益緊張，以及人們對氣候變化等全球性環境問題的關注不斷加深，通過新能源和可再生能源促進可持續發展，已經逐漸成為世界各國的共識；而風能具有清潔能源與可再生能源的雙重身份，在世界范圍內得到快速發展。風力發電給電力系統帶來的一個主要問題是，由于其發電的波動性以及電網被強制性要求回購可再生能源發電電能的規則，風電為電網提供輔助性服務的能力受到其輸出波動性的限制。

而風電并網給電力系統穩定性和電能質量帶來的挑戰日益顯著。研究表明，當風電裝機容量占電網總裝機容量的比例達到20％以上時，電網調峰和安全運行等問題將進一步凸顯。而在風電場集中加裝儲能系統，能夠有效緩解高滲透率風力發電對電力系統產生的影響，因此其具有多種利用價值。

目前在配置平抑風功率波動的儲能系統與優化儲能系統配置的問題上已經有了一些研究成果。如采用低通濾波法采用了傳統的巴特沃斯濾波器，通過分析樣本數據的頻譜特性，計算波動大的頻率區域，在時域內求取儲能系統的額定功率。其不足之處在于對風電輸出功率濾波后的波形與原始數據波形有一定的時延，所配置的儲能系統容量將會增加，同時配置儲能系統的成本也隨之增加。

因此，本領域中亟需一種解決平抑風功率波動中濾波器響應延遲的問題的低成本運行的新方案。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種平抑風功率波動的儲能優化方法及風電儲能混合系統，其能解決上述問題。

本發明的目的采用以下技術方案實現：

一種平抑風功率波動的儲能優化方法，方法包括以下步驟：

S1，對樣本數據進行選取與分析，依據Nyquist定理采樣，使得采樣頻率f_s大于等于兩倍的信號最高頻率f_s.max，以確保模擬信號轉換為數字信號后的全信息保留并避免頻域混疊。

S2，對選定的樣本數據進行離散傅里葉變換，得到幅頻特性；根據基于離散傅里葉變換對風力發電輸出功率的頻譜分析，同時確定季節變化對風電的波動性和間歇性影響，設定濾波器的平滑時間常數。

S3，將風電機組輸出功率的原始數據經零相位低通濾波器濾波；所述零相位低通濾波器應用有限長沖激響應的零相位低通數字濾波器，定義如下：

H(z)＝α_Nz^N+...+α₁z+α₀+α₁z^-1+...+α_Nz^-N…………………………………式1；

式1中，α_N為濾波器系數；

其頻率響應導出為：

其中，jω是頻率，T_s是脈沖采樣的時間間隔，k＝1,2,…N。

當所有濾波器系數都是實數時，頻率是真實的，以此實現濾波器的零延遲時間響應。