风力发电系统输出功率随机波动的仿真分析

针对当前风力发电系统输出功率随机波动的问题,以永磁同步风力发电机(PMSG)与直流侧储能系统(钒氧化还原电池)整合的风力发电系统为基础,进行数字仿真建模,采用MATLAB/Simulink软件对固定负载,变化风速工况;固定风速,负荷瞬变工况;风速和负荷同时变化工况;进行了仿真试验和分析。结果表明,对于采用储能技术的风电场并网功率随机波动的平抑控制,可以利用蓄电池的充放电特性,在风速变化以及负荷瞬变时进行功率平衡的调节。     

DESS在风光互补发电系统中的控制与仿真

将分布式储能系统(Distributed Energy Storage System,DESS)应用于独立风光互补系统中,设计了相应的储能控制器,采用电压外环和电流内环的控制方法控制系统直流母线的电压稳定。采用Matlab/Simulink仿真软件,对DESS及其控制器进行了仿真,结果表明,DESS可以维持风/光互补发电系统直流母线电压的稳定,保证系统负荷的可靠供电。     

永磁同步风力发电系统最大功率跟踪控制策略及仿真分析

以永磁同步风力发电系统为研究对象,分析了永磁同步风力发电系统的风速、风力机、Boost电路和逆变器模型,研究了风力发电系统的最大功率跟踪控制和并网逆变器控制,在Boost升压电路中利用转速、整流直流电压和导通比三者之间的传递关系制定了最大功率跟踪控制策略,通过简易的PQ解耦幅相控制实现系统并网,提高了系统输出功率因数,恒定了直流母线电压,并基于Matlab/Simulink搭建仿真模型验证了该系统控制策略的有效性。     

储能设备对孤立风力发电系统的影响

采用序贯蒙特卡罗法对含有储能设备的风/柴孤立发电系统进行充裕度评估。针对样例系统,在发电系统强迫停运率、储能设备容量以及峰值负荷取值不同的情况下,计算发电系统的充裕度指标;研究储能设备对孤立发电系统充裕度的影响,并对产生影响的原因进行分析。结果表明,加入储能设备可改善发电系统的充裕度,提高系统的供电可靠性水平,减少风力发电机组输出功率波动对系统的影响。分析方法和结果可为储能设备在风力发电系统中的应用和储能设备容量的选择等方面提供参考。     

风力发电储能系统特性分析与实验研究

在分析飞轮储能系统(FESS)、电池储能系统(BESS)、超级电容和超导磁储能系统(SMES)等多种储能技术基本工作原理的基础上,探讨了风力发电储能系统集总式和分布式的拓扑结构,分析了两类储能系统及其并网变流器的功率特性,比较了集总式和分布式储能系统在改善电网电压、减小频率偏差的能力优劣。基于dSPACE建立实验系统,实验结果表明两类储能系统在抑制风电功率波动、改善电能质量方面皆具有效性,与分布式储能系统相比,集总式储能系统可以实现更小的功率波动,但要求更高的变流器容量。     

磷酸铁锂电池储能系统平抑风电功率波动研究

针对风力发电出力的随机性和间歇性,提出将磷酸铁锂电池储能系统用于平抑风力发电的功率波动。首先,以PNGV等效电路模型为基础,通过HPPC试验实现电池参数的辨识,建立反映磷酸铁锂电池充放电特性的仿真模型;然后,基于磷酸铁锂电池端电压变化小的特点,提出了电池直接耦合在储能系统直流母线上的拓扑结构,给出了储能变流器的功率解耦控制策略和平抑风能波动的控制目标;最后,利用MATLAB/Simulink软件,建立了风电—储能系统仿真模型。仿真结果显示,磷酸铁锂电池储能系统能有效平抑风力发电的功率波动。     

1MW直驱风力发电系统建模与仿真研究

建立了1 MW直驱风力发电系统电磁暂态仿真模型,在PSCAD/EMTDC环境下采用电压空间矢量脉冲宽度调制技术(SVPWM)真实地反映变流器的动态开关过程和谐波特性,实现了直驱风力发电系统的机侧最大风能跟踪以及永磁发电机定子电流的解耦控制和网侧直流母线电压稳定的控制。文章还对网侧变流器的软件锁相环(SPLL)进行了优化设计,使之能够快速、准确地跟踪电网基波正序电压,有助于改善网侧变流器在电网不对称故障期间的动态控制性能。     

基于电压稳定与限值的风/储系统容量配置

通过研究区域配网P-V曲线,分析系统电压稳定的临界指标,结合电压限值提出具有不同优先等级的电网最大可接纳风电并网容量三层判据,定量的分析其与区域电网最大接入风电能力的关联关系,确定电网最大可接入风电容量及相应满足判据的情况。在遵循电压三层判据的优先级之下,计算储能系统对提高区域电网接纳风电能力下的大致接入容量,并在此基础上,依据特定的电压裕度需求,细化储能系统容量计算,得到所需的最小储能系统接入容量,充分利用其最大可用容量。     

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     

飞轮储能的仿真系统研究

飞轮储能在很多能源相关领域有着广阔的应用前景。基于飞轮储能技术的基本原理及飞轮储能系统的主体结构,以Simulink为平台搭建了飞轮储能的仿真系统,包含充电模型和放电模型两部分,各自由电机本体、转速计算、磁极位置检测及位置控制等模块组成,其中转速计算模块是区分两个模型的所在。基于所搭建的仿真平台,对充放电过程进行了仿真,并对占空比、转动惯量与摩擦系数对储能系统的影响进行了仿真分析。     

储能技术在抑制风电场功率波动方面的研究综述

风电受自然条件的约束很大,由于风力的不可调节导致风电出力存在很大的随机性。随着风电装机容量的持续增加,电网不得不面对大规模风电渗透和不断提高的电网运行水平的考验,而储能技术的应用是解决这个困局的有效方法之一。介绍了各种类型的储能技术及其发展状况,针对储能技术抑制风电场出力波动,对提高电网对风电接纳能力方面的研究进行了深入的调研和总结归纳。     

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LABVIEW的风电储能远程控制平台设计

为了改变风电储能监测方式,根据风电储能硬件结构及监控原理和Labview通信串口属性,开发了一套风电储能远程监测控制平台,并对上位机软件所实现的的功能,以及与下位机之间的数据传送所用到的通信程序,和监测系统程序主界面,以及用Labview编写的主要数据查询处理程序作了说明,最后经实验测试说明该远程控制平台设计合理、监测数据准确,从而证明了该远程控制平台设计的合理性和有效性。     

基于动态波动系数的风电功率平滑控制策略

风力发电的随机波动性对电力系统的稳定性带来不利影响,通过配备储能系统可以提升电网接纳风电的能力。本文定义了反映储能系统平抑风电波动效果的波动系数;提出一种基于动态波动系数的风电功率平滑控制策略;建立了以波动系数为优化变量,风电实际功率和并网功率的差值最小为目标,并网功率波动要求为约束的优化模型;设计了基于滑动窗口的遗传算法求解方案,优化求得动态波动系数及相应的储能额定容量及功率,最终利用储能抑制风电功率的波动。实验表明,与传统控制策略相比,该策略能有效抑制功率波动并降低储能容量,节约成本。     

采用混合储能的风电场输出平滑控制

以装备DFIG机组的风电场为例,研究分析了混合储能系统的配置方案。针对风电功率的波动,提出了一种基于频率分解的混合储能平滑控制方法。设计了相应的储能装置控制器,使得一定时间内风电机组或风电场接近恒定的功率,从而体现出常规电源的可控性。针对不同的储能配置方案进行了仿真实验,结果表明采用该方法可以使整个风电场按照调度的指令,在一定的时间范围内,保持输出功率在电力系统调度范围之内。     

基于电池储能系统和双重扩展卡尔曼滤波的风能发电智能调度技术研究

风能等新能源发电系统在供电体系中的占比越来越大,但其随机性和波动性问题,将风力发电厂输出的电力直接向电网调度会造成安全隐患。为了解决这一问题,基于电池储能系统提出了一种风能发电智能调度技术,该技术以风力发电动力学模型和电池储能系统状态模型为基础,利用双重扩展卡尔曼滤波算法实现了风能发电系统的稳定输出。以某地风速实测数据和电网需求功率为参考,对不同算法的输出功率预测值进行了仿真分析和实验对比。结果表明：提出的改进算法预测的风速值误差相比于传感器观测值平均误差降低了28%以上,可以更准确地提供发电系统输出功率;提出的智能调度技术可以使电压波动幅度降低60%以上,系统整体输出功率稳定在参考功率附近,误差不超过2%,有一定的实用意义。     

一种并网型风光互补发电系统的建模与仿真

分析了风光互补发电系统的技术优势,设计了基于固态变压器结构的并网型风光互补发电系统。分别建立了光伏系统,风力发电系统,超级电容和蓄电池的模型,并分析各环节的控制策略,提出了基于平均功率的储能设备容量配置方法。仿真结果表明,该系统能模拟风光互补系统在不同模式下的运行特性,可以有效降低功率波动和维持电压稳定,并能在低光照强度、低风速等情况下为系统提供短时能量支撑。