[發明專利]用于平抑風力發電功率波動的混合儲能控制系統及方法

在審

• 申請號: 202210525338.3
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN114784870A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 田桂珍;盧棟;劉廣忱
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/32;H02J3/24
• 代理公司: 北京恒律知識產權代理有限公司 11416
• 代理人: 劉鳳玲

本發明提供一種用于平抑風力發電功率波動的混合儲能控制系統及方法，屬于風力發電技術領域，利用零相移低通濾波器來檢測并網的目標功率，和動態分配超級電容和全釩液流電池的功率，相比一階低通濾波器而言，分解后得到的低、中、高頻功率的耦合量很少，分辨率很高，儲能裝置工作在各自的充放電頻率范圍內，減小了充放電功率的大小，對于改良儲能裝置的容量，提高儲能裝置的使用壽命具有重要意義。同時，直驅風電發出的有功功率，在混合儲能系統的平抑下，無論是在最大功率追蹤下還是在限功率控制模式下都能平滑的并入電網，實現了直驅風機能夠響應電網調度指令的有功功率控制。

本申請是名為《用于平抑風力發電功率波動的混合儲能控制方法及系統》的專利申請的分案申請，原申請的申請日為2020年03月09日，申請號為202010158879.8。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，特別是涉及一種用于平抑風力發電功率波動的混合儲能控制系統及方法。

背景技術

由于氣候與地理環境等因素的影響，風電出力具有隨機性、間歇性，由于風電波動波動功率中包含有高頻、中頻和低頻的混合功率，如果沒有經過處理，大規模的風電直接并入電網中進行使用，容易造成風電功率波動，進而對電網產生電能質量、電壓穩定以及電網調度等影響，成為了制約風電場裝機容量的主要因素之一。發展迅速的新型儲能技術逐漸具備大容量、長壽命、低成本的優點。目前常用的方法采用一階低通濾波器算法或變時間常數一階低通濾波器算法分解風電功率，由于其相位滯后造成分解的高、中和低頻功率分辨率較差；如果采用小波包分解法和經驗模態分解法分解風電功率分辨率很高，但不能用在實時控制的平抑風電功率波動的環境下。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明實施例提供一種用于平抑風力發電功率波動的混合儲能控制系統及方法，以解決現有技術中不能在快速、準確的分解功率的同時減小混合儲能的容量、降低成本、提高平抑的效果的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種用于平抑風力發電功率波動的混合儲能控制系統，包括：

網側變換器，輸出端與電網連接，用于將低頻風電功率并入電網；

全釩液流電池組，設置在風力發電機側，且輸出端與風力發電機的輸入端連接；

超級電容器組，設置在電網側與發電側之間，且輸出端連接至直流電壓；

第一零相位低通濾波器，與所述網側變換器連接，用于實時接收風電功率信號，并對所述風電功率信號進行濾波，將所述風電功率信號分解為低頻功率信號及吸收功率信號，將所述低頻功率信號發送至所述網側變換器的輸入端；所述吸收功率信號為濾除低頻功率信號的風電功率信號；

第二零相位低通濾波器，分別與所述第一零相位低通濾波器、所述全釩液流電池組及所述超級電容器組連接，用于對所述吸收功率信號進行濾波，將所述吸收功率信號分解為中頻功率信號及高頻功率信號，并將所述中頻功率信號發送至所述全釩液流電池組的輸入端，將所述高頻功率信號發送至所述超級電容器組的輸入端；

所述第一零相位低通濾波器及所述第二零相位低通濾波器的頻率響應為：

其中，為響應頻率，a₀和a_k為系數，ω為風力發電機的轉速，N為濾波器系數的長度，T_s為濾波器的采樣時間，第一零相位低通濾波器的采樣時間為0.03s，第二零相位低通濾波器的采樣時間為0.003s；

最大功率跟蹤模塊，輸入端與電網及所述第一零相位低通濾波器連接，輸出端與直驅風力發電機連接，用于在無電網調度指令，或有電網調度指令且所述低頻功率信號小于電網調度限定功率時，控制直驅風力發電機以最大功率跟蹤工作模式運行；