本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電，尤其涉及一種平抑風(fēng)力發(fā)電輸出功率波動(dòng)控制方法。

背景技術(shù)：

能源和環(huán)境是當(dāng)今人類(lèi)生存和發(fā)展所要解決的緊迫問(wèn)題，對(duì)可再生能源的開(kāi)發(fā)利用，特別是對(duì)風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用已受到世界各國(guó)的高度重視，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制技術(shù)也已經(jīng)較為成熟。但風(fēng)能與常規(guī)能源不同，具有隨機(jī)性，因此，大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成不利影響，并且會(huì)給電網(wǎng)調(diào)度工作帶來(lái)困難。近年來(lái)，針對(duì)減小風(fēng)能隨機(jī)性帶來(lái)的危害開(kāi)展了不少研究，儲(chǔ)能設(shè)備性能的不斷完善也為平抑風(fēng)力發(fā)電輸出功率提供了更為強(qiáng)大的硬件支持。

針對(duì)風(fēng)力發(fā)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(jí)電容器２種儲(chǔ)能設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)功率平抑。常用的方法例如采用蓄電池組進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率平抑的可行性，同時(shí)分析了蓄電池接口電路的控制原理。還有的方法采用超級(jí)電容器進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)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(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的隨機(jī)性對(duì)大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)產(chǎn)生不利影響的難題，本發(fā)明提出一種平抑風(fēng)力發(fā)電輸出功率波動(dòng)控制方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是。

采用蓄電池組和超級(jí)電容器的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，利用其平抑風(fēng)力發(fā)電輸出功率的控制方法。所提出的控制方法將補(bǔ)償功率分為高頻和低頻２個(gè)部分進(jìn)行補(bǔ)償，一定程度上克服了儲(chǔ)能設(shè)備單獨(dú)使用時(shí)的不足，并且在補(bǔ)償過(guò)程中考慮了電網(wǎng)調(diào)度的需求。

平抑風(fēng)力發(fā)電輸出功率波動(dòng)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(gè)部分。

所述PWM變換器將超級(jí)電容器和蓄電池組并入電網(wǎng)。

所述DCDC變換器為Buck/Boost斬波電路，超級(jí)電容器通過(guò)它直接與雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）直流環(huán)節(jié)電容器相連。

所述電容器控制補(bǔ)償頻率較高且不規(guī)則的風(fēng)速波動(dòng)引起的輸出功率波動(dòng)。

所述蓄電池組控制采用 解耦控制，主要補(bǔ)償?shù)皖l時(shí)的輸出功率波動(dòng)，并用來(lái)補(bǔ)償電網(wǎng)調(diào)度值與風(fēng)功率預(yù)測(cè)值之間存在的差值。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出的控制方法，使用蓄電池組補(bǔ)償輸出功率的低頻波動(dòng)，超級(jí)電容器則用于補(bǔ)償輸出功率的高頻波動(dòng)，過(guò)程中考慮了電網(wǎng)調(diào)度的需求。且控制方法有利于規(guī)避超級(jí)電容器補(bǔ)償功率限制的制約和防止蓄電池組進(jìn)行頻繁充放電。經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的功率波動(dòng)幅度與補(bǔ)償前相比有大幅減小，且補(bǔ)償后功率輸出能夠穩(wěn)定在調(diào)度期望值附近，控制效果較好。

附圖說(shuō)明

圖1 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)。

圖2 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制。

具體實(shí)施方案

圖1中，DFIG為雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)，蓄電池組和超級(jí)電容分別通過(guò)網(wǎng)側(cè)PWM變換器和DCDC變換器并入電網(wǎng)。雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)在穩(wěn)態(tài)（亞同步、同步、超同步）時(shí)轉(zhuǎn)子側(cè)向定子側(cè)提供轉(zhuǎn)差功率。圖1中，參考功率為 ，同時(shí)引入了根據(jù)風(fēng)速預(yù)測(cè)計(jì)算出的功率預(yù)測(cè)值 作為風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電能力參考。

為了減少蓄電池組充放電狀態(tài)的切換次數(shù)，增加蓄電池組的使用壽命，使用蓄電池組進(jìn)行低頻補(bǔ)償。由于電網(wǎng)調(diào)度值與風(fēng)功率預(yù)測(cè)值之間存在一定差距，且在一定時(shí)間內(nèi)兩者均保持為常數(shù)，故采用蓄電池組來(lái)補(bǔ)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(fēng)能的隨機(jī)性，在蓄電池的補(bǔ)償周期內(nèi)會(huì)有頻率較高且不規(guī)則的風(fēng)速波動(dòng)，由這些風(fēng)速波動(dòng)引起的輸出功率波動(dòng)就需要超級(jí)電容器來(lái)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。超級(jí)電容器吸收功率參考值為 。當(dāng)一個(gè)蓄電池組補(bǔ)償周期結(jié)束時(shí)，風(fēng)功率預(yù)測(cè)值會(huì)進(jìn)行更新，從而導(dǎo)致超級(jí)電容器參考功率的躍變。

圖1中，有變換率限值環(huán)節(jié)，是因?yàn)槌?jí)電容器的補(bǔ)償功率需要通過(guò)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)網(wǎng)側(cè)變換器輸入電網(wǎng)，而網(wǎng)側(cè)變換器雙閉環(huán)控制會(huì)產(chǎn)生一定滯后，因而會(huì)導(dǎo)致經(jīng)補(bǔ)償后的風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率產(chǎn)生一個(gè)尖峰。這對(duì)于電網(wǎng)的電能質(zhì)量不利，故對(duì) 信號(hào)加入一個(gè)變化率限制環(huán)節(jié)。

圖2中，通過(guò)計(jì)算虛擬風(fēng)速、估算電磁功率， 進(jìn)而計(jì)算雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸出的功率 。通過(guò)風(fēng)速預(yù)測(cè)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率計(jì)算，分別對(duì)超級(jí)電容器和蓄電池組進(jìn)行參考功率計(jì)算。最后根據(jù)參考功率，分別對(duì)蓄電池組和超級(jí)電容進(jìn)行控制。超級(jí)電容器和蓄電池組補(bǔ)償功率參考值經(jīng)控制模塊計(jì)算后給出觸發(fā)脈沖信號(hào)，分別作用于Buck-Boost電路和PWM變換器的相應(yīng)可控晶閘管，實(shí)現(xiàn)對(duì)２種儲(chǔ)能設(shè)備補(bǔ)償功率的控制。