基于混合储能的风力发电系统功率波动抑制策略研究

随着经济的飞速发展,人们对电能的需求越来越大,风力发电系统也因此逐步参与到电力系统的运行中。由于风力发电系统的功率波动会对输出的电能质量造成影响,因此必须采取有效措施对其进行抑制。本文基于一阶滤波器法提出了功率波动的抑制策略,通过一阶滤波器实现了波动功率的分解,并分别对高频分量和低频分量进行了处理,从而实现了对功率波动的有效抑制。通过实际试验验证表明,本文所提出的控制策略能够有效实现对风力发电系统功率波动的抑制,能够保证风力发电系统的安全、稳定、可靠运行。     

离网风力发电系统的飞轮储能装置

在飞轮储能系统(FESS)中,通过带双向功率变换器的电机可将飞轮储能的机械能转换成电能。无论何时从中等功率到大功率(kW~MW),在短时间内(几秒钟、几分钟)需要大量(几十万个)充/放电周期的情况下,FESS都是能适用的。FESS充电状态的监视简单可靠,飞轮的材料、电机的型式、轴承的型号以及密封的气体全部加在一起,决定着FESS的能量效率(>85%)。此外,本文还提出了离网风电系统(IWPS)的模拟,该IWPS由风轮发电机(WTG)、用户负荷、同步电机(SM)和FESS组成。模拟结果充分显示,FESS有效平抑了风电功率的波动与负荷的变化。     

离网风力发电系统的飞轮储能装置

介绍了飞轮储能系统的组成,提出了离网风电系统（IWPS）的模拟,该IWPS由风轮发电机（WTG）、用户负荷、同步电机（SM）和FESS组成。模拟结果充分显示,FESS有效平抑了风电功率的波动与负荷的变化。     

飞轮储能风力发电系统的功率快速平滑控制策略研究

飞轮储能风力发电系统可充分利用风能资源,抑制风电系统功率波动。但是飞轮储能系统的并网逆变器输出功率的高频扰动将降低电网吸纳风能的能力。且增加飞轮储能系统后,风力发电系统的软硬件成本较高。文中通过分析并网逆变器输出功率的高频扰动风量,计算飞轮储能系统功率参考值,实现快速功率平滑控制,减少并网功率波动,增加电网吸纳能力。通过采用定频滞环控制策略,克服了开关频率不固定、输出电流谐波含量高的缺点,其响应速度快,软硬件资源要求低,可减少PI控制器,减少锁相环等环节,降低软件开发成本。为验证采用定频滞环控制的快速功率平滑控制策略的性能,设计了仿真模型,并进行实验验证。仿真和实验结果表明：该控制策略可快速降低网侧有功功率波动,减小网侧电流谐波且软硬件成本低。     

飞轮辅助的风力发电系统功率和频率综合控制

参与电网频率控制是并网运行发电机组应有的功能。该文在分析风力发电对电力系统运行影响的基础上,提出了一种用飞轮辅助风力发电的方案,研究了风力发电-飞轮系统功率和频率综合控制方法,建立了相应的Simulink仿真模型,用实际风速对飞轮平稳风力发电机输出功率波动、参与电网频率控制进行了仿真。结果表明,在飞轮辅助下,风力发电-飞轮系统可以按要求输出平稳的功率,并且可以像传统发电机组一样参与电网频率控制。     

飞轮储能电机在风力发电系统中的应用

风力发电会因为风速、风向等自然条件的变化而不能持续地、稳定地输出电能.因此,储能技术在风力发电中尤为重要.该文针对目前飞轮储能技术的研究进展情况,对飞轮储能电动发电机在风电系统独立运行和并网运行两种情况下的应用作了较详细的探讨.对于独立运行风电系统,飞轮储能电机作为其能量储存环节,可提高风能利用率和独立风电系统的电能质量;对于并网运行风电系统,飞轮储能电机作为并网风电机组输出功率补偿环节,可改善风电机组输出的稳定性.     

飞轮储能系统改善并网风电场稳定性的研究

采用飞轮储能单元作为并网风电场的能量缓冲装置以稳定并网风电场的功率输出。建立了基于等效电路的飞轮储能系统的数学模型,并设计了以风力发电机输出有功功率和无功功率作为控制信号时的控制策略。最后以随机风波动为例,对采用飞轮储能系统的并网风电场进行了仿真研究。结果表明,此方案能实现风电机组输出有功功率和无功功率的综合快速补偿,有效地改善并网风电场的电能质量和稳定性。     

非并网风力发电系统飞轮储能控制策略

大规模非并网风力发电避开了风电并网的技术难题。针对大规模非并网风力发电系统,提出一种飞轮储能系统辅助的风力发电方案,研究了飞轮储能系统对于非并网风力发电系统直流母线电压和输出功率的控制方法,建立了相应的Simulink仿真模型,用模拟实际风速对飞轮储能系统平稳非并网风力发电系统输出功率进行了仿真。结果表明,在飞轮储能系统的辅助下,非并网风力发电机组可以按要求输出功率曲线以满足负荷需求,并在直流母线发生故障时,飞轮储能系统加速输出所储存的能量以稳定整个风力发电机组-飞轮储能系统输出功率。     

基于复合储能系统平抑风电场波动功率研究

由于风能的不稳定性,风电场输出功率带有波动性和间歇性,某种程度上导致风力发电并网难以及"弃风限电"等问题。依据风电输出功率波动特性,提出由先进压缩空气储能和钒液流电池组成的复合储能系统,用于平抑风电场输出功率波动。并通过模拟仿真验证了钒液流电池对风电场侧快速波动功率的补偿和平抑具有良好效果。结果表明,先进压缩空气储能系统具备大功率大容量特性的同时,适合应用在风电场并网侧调节风电场输出功率。     

飞轮储能技术在风力发电中的应用

随着风力发电的大发展,风电在未来电网中所占的比例越来越大,然而,风电在并网过程中带来的一系列问题,成为制约风力发电的瓶颈。飞轮储能技术作为一种电网调频和短时间内调峰的手段,具有一系列适合于风电并网调节的优点,引起了广泛的关注。一些试验性和实际的应用表明,飞轮储能技术在解决风电并网问题上有着很大的潜力。     

用于风电场功率控制的飞轮储能系统仿真研究

风电输出功率的波动性和间歇性严重影响电能质量。飞轮储能系统因单位储能成本和使用寿命方面的优势,成为当下解决该问题的一种潜在方案。以无刷直流电机作为飞轮的驱动电机,在分析其电动/发电运行的基本原理及数学模型的基础上,建立了飞轮储能系统的仿真模型。结合无刷直流电机双闭环调速系统和风电场功率控制要求设计了飞轮储能系统充电运行的控制方案。探讨了飞轮储能系统的能量反馈机理,利用回馈制动方式和前馈解耦控制策略分别对直流母线电压和电网侧逆变器进行控制,实现放电状态下对风电场输出功率的跟踪。最后通过实例仿真验证了模型的正确性和控制方案的有效性,为飞轮储能系统的设计和在风电场功率控制中的应用提供了参考和指导。     

基于混合储能平抑风电波动的负反馈分层模糊控制策略

为平抑风电功率的波动,满足安全友好的并网要求,本文控制策略首先利用小波包分解算法将风电厂发出的一段原始有功功率按不同频率分解,分别分解为不同频率等级的功率曲线,改进了负反馈的模糊控制方法,利用分层模糊控制使得超级电容器、蓄电池以及燃氢燃料电池制氢系统之间联立和互补,充分发挥了不同储能器件各自的特性,扩展了储能容量,增强了平抑风电波动的效果。     

基于小波包混合储能系统的风功率波动控制策略

随着风力发电的发展,风电波动带给电网的影响越来越明显,平滑风电出力显得很重要。针对风电功率波动特性,提出基于小波包分解法,得到风电并网功率、混合储能系统参考功率和充放电状态。结合蓄电池和超级电容的荷电状态,提出了能量管理协调控制策略,实现了储能系统内部功率修正,算例结果表明:能量管理协调控制策略能完成混合储能系统内部功率最佳修正,且可以有效的平滑风电出力。最后以实际风电数据为依据,在MATLAB中建立了数学仿真模型,证明了该控制策略的有效性。     

含飞轮储能的直驱风电系统功率平滑控制策略研究

在分析永磁直驱风电系统的运行特性和控制方式的基础上,提出了一种在无需测量风速的条件下,利用飞轮储能系统来平滑永磁直驱风电系统输出功率的控制系统和相关控制策略,该方法不仅能有效减小风力发电接入电网的功率波动,同时也有利于发电机变流器直流侧电压的稳定。通过对全风况下含飞轮储能单元的永磁直驱风电系统进行仿真分析,表明所提的控制策略在最大程度利用风能的同时,也能较好地实现输出有功功率的平滑控制,进而改善电网电能质量。     

基于电池储能系统的风功率波动平抑策略

为平抑风功率中的分钟级波动,在分析波动概率特性的基础上构建了基于双电池组拓扑结构的风-储混合电站。根据电池技术特性设计了电池储能系统(battery energy storage system,BESS)的在线运行策略,即两组电池分别处于充、放电状态,根据风功率超短期预测结果,交替平抑风功率中的正、负波动分量。一旦任何一组电池到达满充或满放状态,则同时切换两组电池的工作状态。提出基于蒙特卡罗模拟的BESS运行仿真模型,在历史数据的基础上对BESS在典型时段内的运行进行了模拟。基于某风电场实测数据的仿真结果表明,基于双电池组拓扑结构的储能系统可在不显著消耗电池循环寿命的情况下有效平抑风功率中的波动分量。     

Power Control of Directly Driven Wind Generation System Based on Superconducting Magnetic Energy Storage

The increasing wind power penetration poses significant technical problems to the development of electric power systems. In this article, an integrated control strategy is proposed based on the characteristics of the directly driven permanent magnet synchronous generator wind turbine. The directly driven permanent magnet synchronous generator wind turbine is incorporated with superconducting magnetic energy storage, which can smooth the wind power fluctuations, enhance the low-voltage ride-through capability of the wind generation system, and achieve an uninterruptible power supply to local loads under isolated grid operation. According to the MATLAB/SIMULINK-based (The MathWorks, Natick, Massachusetts, USA) digital computer simulation model, the proposed control strategy is confirmed to be effective in power control of grid operation.     

基于恒功率控制的风电场储能系统研究

风力发电输出功率随风速变化波动较大,对电网的安全稳定运行造成了威胁。采用在风电场并网侧增加大容量电池储能系统,对风电场和电池储能系统结合模型进行了分析,并设计了储能系统变流器的恒功率控制系统。最后,利用MATLAB/Simulink软件对所提策略在风电场储能系统中控制的有效性进行了验证。仿真结果表明,储能系统能对风电场有功、无功进行调节,平稳了风电场输出功率,同时能根据控制输出一定无功功率,有助于风电场和电网稳定。