[發(fā)明專利]平抑風(fēng)電功率波動的混合儲能分頻協(xié)調(diào)控制器及實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110338022.9
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN112952862B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱英偉;馬婭妮;邱曉燕;王鵬;雷勇
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 羅軍

1.平抑風(fēng)電功率波動的混合儲能分頻協(xié)調(diào)控制器，其特征在于，包括風(fēng)電平滑采集單元，混合儲能協(xié)調(diào)分配單元和功率指令控制單元；所述風(fēng)電平滑采集單元連接混合儲能協(xié)調(diào)分配單元，所述混合儲能協(xié)調(diào)分配單元連接功率指令控制單元；

混合儲能包括全釩液流電池即VRB，以及超導(dǎo)磁儲能即SMES；

所述風(fēng)電平滑采集單元包括風(fēng)電實測采集模塊、小波包分解模塊、波動率計算模塊；所述混合儲能協(xié)調(diào)分配單元包括荷電狀態(tài)采集及充放電優(yōu)先級確定模塊、動態(tài)分頻模塊、功率限制及功率轉(zhuǎn)移模塊；所述功率指令控制單元包括功率控制輸入模塊、控制參數(shù)修正模塊；

所述風(fēng)電實測采集模塊，用于實時采集風(fēng)電機(jī)組功率實測值；所述小波包分解模塊，用于對風(fēng)電機(jī)組功率實測值進(jìn)行逐層分解，并對每層分解得到的最低頻功率的波動率參照波動率要求進(jìn)行比較，波動率滿足后即可確定分解層數(shù)，進(jìn)而將最終分解量傳遞給混合儲能協(xié)調(diào)分配單元；

所述波動率計算模塊，用于每次分解結(jié)果中最低頻部分的波動率；

所述荷電狀態(tài)采集及充放電優(yōu)先級確定模塊，用于測量儲能各自的功率，將每小段時間的能量變化進(jìn)行積分累加，得出當(dāng)前的荷電狀態(tài)，接著確定其充放電優(yōu)先級，進(jìn)而確定高低頻分割點；

所述動態(tài)分頻模塊，用于依照分頻點對小波包最終分解量進(jìn)行分配，實現(xiàn)混合儲能的初次功率安排；

所述功率限制及功率轉(zhuǎn)移模塊，用于防止儲能過充過放，根據(jù)充放電優(yōu)先級設(shè)置功率限制條件，對特殊情況給予功率援助調(diào)整，確保儲能處于最佳狀態(tài)，實現(xiàn)混合儲能的最終功率分配；

所述功率控制輸入模塊，用于接收儲能最終功率指令，并采集實時功率，計算出功率外環(huán)控制器輸入；

所述控制參數(shù)修正模塊，用于借助RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識器對被控對象的在線辨識，根據(jù)系統(tǒng)實時變化進(jìn)一步優(yōu)化控制器參數(shù)，以實現(xiàn)指令跟蹤的快速性及準(zhǔn)確性。

2.一種基于權(quán)利要求1所述控制器的分頻協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：采集風(fēng)電機(jī)組原始功率并對其進(jìn)行小波包分解；

步驟二：在波動率滿足標(biāo)準(zhǔn)后，確定小波包分解層數(shù)及不平衡功率；

步驟三：根據(jù)儲能實時荷電狀態(tài)確定分頻點，完成不平衡功率的初次分配；

步驟四：判斷儲能充放電優(yōu)先級的各種情況，對需要再次優(yōu)化的情況進(jìn)行功率調(diào)整，完成不平衡功率最終分配；

步驟五：基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PI控制器接收功率分配指令，動態(tài)調(diào)整控制參數(shù)，實現(xiàn)功率指令的跟蹤。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述分頻協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述步驟一中，風(fēng)電平滑采集單元中的小波包分解模塊以多層樹狀結(jié)構(gòu)展開的形式，對風(fēng)電機(jī)組功率實測值P_wind進(jìn)行逐層分解，計算每層分解得到的最低頻功率G₀的波動率，以1min最大波動率為參考，波動率達(dá)標(biāo)時該層分解結(jié)果即為最終分解量，分解層數(shù)n即已確定，分解量中最低頻功率G₀即為風(fēng)電并網(wǎng)理想功率，剩余部分P_wind-G₀為所需儲能平抑的不平衡功率。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述分頻協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述步驟三中，根據(jù)SMES和VRB各自儲能特性，需將低頻部分分給VRB，高頻部分分給SMES；設(shè)置中間變量充放電優(yōu)先級，對于優(yōu)先級低的較少分配，對于優(yōu)先級高的較多分配，這樣有利于更加充分地利用儲能空間；所述步驟三中，分頻點的確定取決于兩種儲能的充放電優(yōu)先級之差。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述分頻協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，在所述步驟四 中做出補(bǔ)充優(yōu)化，為避免儲能出現(xiàn)過充過放，對優(yōu)先級較低情況下進(jìn)行功率限制，所述步驟四 考慮到SMES的荷電狀態(tài)頻繁變化情況，為穩(wěn)定SMES充放電狀態(tài)，在VRB充放電能力有余的條件下安排儲能間能量轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步完成功率最終分配。