基于场景法和寿命损耗的储能优化配置

风电出力的时间特性是制约风电消纳的重要因素之一。文中以提高风电利用率为主要目的,利用电池储能消纳系统弃风,并分析储能在运行过程中的带来的诸多效益,如风电并网效益,环保效益等。依据风速时序特性生成大量场景并结合基于KD距离的场景削减技术,综合考虑各效益项及储能成本,获得具有普适性的综合收益,并以此为目标构建模型,优化储能的容量配置。文中提出互斥技术优化储能的运行策略,通过引入0-1辅助变量,计及运行过程中储能的充放电功率和越限功率的相互关联特性,将表征储能运行策略的分段函数线性化,从而显著的缩小系统的计算时间。并通过算例验证所提方法的有效性。     

基于退役电池阈值设定和分级控制的弃风消纳模式

考虑到风电并网波动性和不确定性造成大量弃风的弊端,为了提高风电场的综合效益,提出基于退役电池阈值设定和分级控制的弃风消纳模式以降低储能成本。考虑到退役电池状态的不一致性会导致整体储能的效率低下,控制效果很难达到预期的情况,对退役电池充放电深度与循环寿命之间的关系进行分析,利用分段概率分布函数设定理想退役电池的充放电阈值范围;为了延长退役电池的使用寿命,利用分级控制策略实现其分级实时动态切换储能功能。对所提策略进行算例分析,结果表明分级控制策略相较于整体控制策略具有更好的经济性,促进了弃风消纳。     

区域风电场群储能电站的优化配置及运行策略

风电场群的空间规模效应使其自身具备波动平滑调节能力,由此使得区域风电场群中配置电池储能电站(BESS)具备理论可行性。基于此,分析了区域风电场群配置BESS的运行形态和工作模式,指出当前规模的BESS可参与功率波动平抑和适度的电网调峰。基于构建BESS充放电策略,提出了以运营成本最小为目标的成本优化模型,由此确定风电场群最佳BESS容量配比。同时,利用风功率出力波动的季节性规律差异,探讨BESS在低风电出力季节参与电网调峰的可行性,提出了以实时运行效益最大为目标的BESS运行策略,使其在该目标下根据风电出力季节性差异调整运行模式。利用风电场实际运行数据验证该方法,计算结果表明所提BESS优化运行策略的有效性和可行性。     

基于概率预测的储能系统辅助风电场爬坡率控制

大规模风电接入后,风电场的爬坡率控制对电网稳定运行有着重要意义。为此提出了基于概率预测的储能系统辅助风电场爬坡率控制方法。利用Gaussian过程回归预测对下一时段风电场输出功率进行预测,得到风电场的预测爬坡率,当预测爬坡率超出限定要求时,通过储能充放电做出补偿。基于某风电场的历史出力数据进行了案例计算,结果表明,基于Gaussian回归的单步预测精度可满足风电场爬坡率控制的要求。考虑储能充放电容量限制后,储能可减少风电场50%以上的爬坡事件。此工作为储能辅助风电场爬坡率控制提供了有效的策略,可在实践中加以应用。     

基于风电功率预测误差分析的风电场储能容量优化方法

在风电场中配置储能系统,利用储能系统的快速调节能力,及时平抑和补偿风电出力波动,是应对大规模风电接入的有效方法。如何根据风电场的预测水平确定储能系统的最大功率和额定容量,是一个亟须研究的课题。文中提出了一种基于风电功率预测误差分析的储能系统规模确定方法,并建立了储能装置规模与风电场风能损失之间的成本与效益模型。最后,以美国德克萨斯州某风电场数据为例,验证了所提储能容量优化配置方法的正确性和可行性。     

基于超短期风电预测功率的储能系统跟踪风电计划出力控制方法

为最大程度地提高风电跟踪计划出力能力,基于超短期风电预测功率建立了包含5个控制系数的储能系统充放电控制策略,并提出了利用粒子群优化算法实时优化储能系统充放电控制系数的方法,以减少日前短期风电预测误差。以典型风电场出力为例进行仿真分析,对固定系数方法及滚动优化系数方法进行了比较,并分析了影响预测精度的因素,结果验证了所提方法的可行性。     

利用电化学储能追踪风电预测曲线的风储联合调度经济性分析

针对风电场上报给调度中心的超短期功率误差较为严重,给风电大规模并网带来了巨大阻碍,严重影响风电竞争力的问题,提出利用储能系统追踪风电功率预测曲线的风储联合出力模型。首先通过长短期神经网络进行风电功率超短期预测;然后通过风储联合出力,同时考虑储能系统全寿命周期建设成本以及引入储能系统后风电场上报预测曲线误差惩罚成本的经济性影响;最终确定风储联合调度计划。在吉林省某风电场实测数据的基础上,对比不同追踪模式下的风储电场经济成本和风电利用率。仿真结果表明,运用所提风储联合发电模型发电度电成本为0.231 6元/kWh,相对于无储能模式降低22.67%,同时风电利用率提高17.48%,均方根误差降低0.07,平均绝对误差降低0.08,说明所提策略可以在保证风储电站的经济性的同时有效减少风电并网功率误差,提高风电利用率。     

计及谷时段风电消纳的储能系统平抑风电功率波动控制策略

储能系统(energy storage system, ESS)仅参与平抑风电功率波动为单一场景的控制策略,存在ESS频繁充放电以及不能有效解决负荷低谷时段风电消纳等问题。为此,提出了一种计及谷时段风电消纳的ESS平抑风电功率波动控制策略。首先,根据风电特性与负荷需求的时序关系,确定ESS在一个周期内的充电和放电区间段。其次,提出了分区间控制的ESS控制策略,在充电区间段以平抑风电功率向上波动为目标存储电量;在放电区间段以平抑风电功率向下波动为目标释放电量。最后,考虑ESS的实时荷电状态(state of charge, SOC)和风电消纳,提出了基于模糊控制的ESS充放电功率修正方法。以某风电场实际数据为例,在风储联合发电系统仿真平台上进行了测试,验证了所提运行策略的可行性和优越性。     

基于风电出力预测误差补偿度与经济效益的最佳储能容量配置

以储能实时充放电弥补风电日前预测出力与实际出力之间的误差,可达到间接提高风电预测精度和风电利用效率的目的,但是受储能成本制约,必须探讨储能最佳容量选取方法。以弃风降低量、火力备用减小量、环境友好效益与储能投资、运行维护成本对比分析为准则,基于风电预测误差的概率分布特点,确定不同误差补偿度,配置相应补偿度下的储能容量,获得相应储能容量下的经济效益,进而计算出回收储能成本年份。基于补偿度、储能容量、回收成本年份三者关系确定了最佳补偿度下的储能容量配置和回收成本年份。通过对新疆148.5 MW风电场仿真验证及效益评估,将风电日前预测误差限制到±25%,最佳补偿度为91.5%,最佳储能容量为12.28 MW,约7.58年收回成本。     

大型风电场的控制性能评价标准及储能控制策略研究

为提高大型风电场并网可靠性,该文基于严密的数学统计方法,提出了一种以控制风电场出线功率控制偏差(wind power control error,WPCE)为考核目标的风电场控制性能评价标准(wind control performance standard,WCPS)。该标准以随机变量统计特性为依据制定,着眼于长期的控制性能,更能如实描述和反映风电出力随机性和不确定性的特点和要求,达到更好的控制目的。基于WCPS标准,提出了风电场配置的储能系统的充放电控制策略,以平抑风电出力波动性,提高风电的消纳能力。最后,以某风电场日负荷数据为例验证该控制标准和控制策略的可行性和有效性。仿真结果表明,所提控制策略大幅减小了风电预测误差,有效地减少储能系统的充放电调节次数,缓解备用机组的负担,降低电网调节成本,提高电网对风电的吸纳能力,对电力市场模式下的风电场接入系统具有指导意义。     

基于Hamilton能量理论的海上风电场双馈机群分布式互补控制

针对2个海上风电场中双馈风电机群的控制问题,基于Hamilton能量理论,提出了一种分布式互补控制策略,该控制策略不仅能够保证单个机群内风电机组的同步运行,而且可以使2个机群之间实现输出互补。对双馈风电机组单机模型进行Hamilton实现,获得端口受控耗散Hamilton模型;研究2台风电机组的互补控制问题,基于能量成型的方法设计Hamilton能量控制策略;提出2个风电机群间的分布式互补控制策略,使得2个风电场分别保持同步运行,且它们之间的输出之和及有功输出之和均能保持恒定,即实现输出互补。通过仿真验证了风电机群分布式互补控制策略的有效性。     

风能转换系统双频环滑模控制

为了实现额定风速以下风能转换系统风能捕获率的最大化,根据风速的多时间尺度特性,基于频率分离原理建立风能转换系统的双频环模型.在最优控制理论的指导下,针对低频环模型和高频环模型分别设计优化控制器,其中低频环采用PI控制;高频环采用加权积分型增益滑模控制.仿真结果表明,采用基于滑模控制的风能转换系统双频环优化控制方法,风能捕获率和叶尖速比相对于单纯的PI控制具有更好的控制效果,且当系统稳定运行时,风能捕获率可以保持在最优值0.475附近,叶尖速比也可以维持在最优值7 附近,可以实现额定风速以下的风能捕获率最大化.     

风能资源及测风数据整理技巧

风电场区域范围内的风能资源蕴藏状况，是开发风力发电项目最基础的组成因素，能否充分地掌握其完整而可靠的资料，将是工程顺利的保证，项目成功和避免投资风险的关键所在。然而，预选风电场的风能资料，必须经历布点测风、数据(包含场外相关资料)收集、分析整理和汇总过程。如果某个环节出现缺陷和差错，资料的可靠性即将降低，项目的风险就大大增高，这是人们不愿意看到的结果，为此，从定义、要求、不利因素及技巧方面进行讨论，期望从根本上提高风力发电项目的可靠性和项目效益。     

直驱式六相永磁同步风力发电机最佳风能追踪控制

为提高直驱式风力发电系统的机组容量和可靠性,采用六相永磁同步发电机并联双PWM变频器的方案。根据风力机输出特性,分析风电机组追踪最佳风能过程,比较最优叶尖速法和爬山法的优劣,提出一种将两者相结合的风力发电最佳风能追踪控制方法。分析六相永磁同步发电机数学模型,基于所提出的最佳风能追踪方法,给出六相电机矢量控制策略。基于Matlab/Simulink构建了六相电机和风电变流器模型,对风速突变时六相电机的最佳风能追踪过程进行了仿真,仿真结果验证了提出的控制策略可行。     

基于模糊控制的混合储能平抑风电功率波动

风电功率波动对电网造成不容忽视的影响。风电并网处加入混合储能系统可以有效地降低风电对电网的影响。首先按照风电并网波动量要求,估算出某时刻的预估风电波动量。然后根据风电预估波动功率以及电池当前的能量状态建立模糊控制器,输出平抑系数K1,并计算出混合储能系统的实际输出功率以及风储并网功率。最后利用需混合储能SOE变化量以及超级电容器当前能量状态,建立模糊控制器,输出分配系数K2,计算当前超级电容器和电池的实际输出功率,并实时更新混合储能的能量状态。通过算例证明,在混合储能容量充足和不足的情况下协调控制算法均可靠、有效,并且能够充分解决混合储能使用寿命和风电功率波动平抑度之间的矛盾。     

风轮机的风能转换及空气动力学分析

基于流管概念,分析不考虑风轮机叶片旋转等因素时理想情况下风轮机的功率输出及最大风能利用系数.从角动量守恒的角度出发,分析考虑风轮机叶片旋转及由此产生的旋转尾波情况下水平轴风轮机的功率输出.借助于飞机机翼升力概念及叶片元理论,分析水平轴风轮机叶片元的空气动力,指出了风轮机叶片空气动力分析与飞机机翼空气动力分析的差异.     

风能太阳能综合电源系统设计

设计了风能太阳能综合电源系统。该电源控制设备由风力发电机、太阳能硅板输入控制电路;充电控制电路;柴油/汽油发电机输入交/直流变换电路;CPU控制检测保护电路;输出直流变换高频开关和逆变电路等五大部分电路组成。最大输出功率3kW,输出直流电压-48V、-24V、13.5V供通信设备使用;输出交流220V50Hz供照明、微机和收看电视。设备具有自动检测、监控管理、数据显示、智能化程度高、抗干扰能力强等优点,适用于高原、偏远地区、海岛使用。     

发展风能发电改善能源结构

发展风力发电是我国能源战略的一项重要内容.介绍了国内外近年风电发展的趋势与现状;从风机叶片制造、控制系统及整机制造等方面详述了现阶段我国风电设备的基本状况,对风电发展障碍作了分析,并给出了相关建议.     

储能系统改善大规模风电场出力波动的策略

针对利用储能提高风电对其并网系统的友好性,给出了一种基于储能平抑风电出力波动的策略。对大规模风电并网的某区域电网负荷与风电出力的数据进行了统计分析,得到负荷和风电出力的时域分布规律,提出了利用储能系统协调风电场有功出力与其并网系统负荷功率波动的策略,并建立了相应的数学模型。基于电力系统分析软件DIgSILENT-POWER FACTORY13.1进行了仿真验证,结果表明利用储能改善后的风电有功出力,能够追踪负荷曲线的变化规律,并网风储合成出力对电力系统可以起到"削峰填谷"作用,储能以较低的成本提高了风电对其并网系统的友好性。     

能源互联网背景下的两阶段风电有功功率控制

能源互联网发展的背景下电网向着与信息系统融合和多电源互联的方向发展。文中提出一种能源互联网背景下的两阶段风电与多能源协调控制优化策略。在日前/日内调度阶段,以平抑波动性为目标给出风场内部的有功分配策略;在实时调度阶段,以优化经济性为目标给出多电源协调调度的调整策略。结合实际系统算例,通过与传统方法比较,说明了控制策略的有效性。