基于飛輪儲能的抑制風電機組功率波動的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種基于飛輪儲能的抑制風電機組功率波動的方法及裝置，其將飛輪儲能裝置接入風電機組的功率輸出點，通過調節(jié)飛輪儲能系統(tǒng)的飛輪角速度，利用飛輪儲能裝置的動量增量調節(jié)風電機組出口的功率，進行消峰填谷、功率平滑，穩(wěn)定出口電壓。
【專利說明】基于飛輪儲能的抑制風電機組功率波動的裝置
【技術領域】 [0001] ：本實用新型涉及一種基于飛輪儲能的抑制風電機組功率波動的方法及 裝置。屬儲能控制領域。用于解決風電機組輸出功率波動問題。
【背景技術】 [0002] ：目前風力發(fā)電發(fā)展迅速，已經成為電力系統(tǒng)的重要組成部分，但由于風 電本身波動性和隨機性的特點，愈來愈成為制約新能源發(fā)展的障礙，隨著新能源發(fā)電規(guī)模 的繼續(xù)擴大，這個問題顯得尤為迫切。儲能正是從根本上解決風力發(fā)電接入問題的最有效 途徑，通過儲能系統(tǒng)來彌補風電的間歇性和不穩(wěn)定性缺陷，從而實現(xiàn)功率平滑并入電網。另 外風電的穩(wěn)定還表現(xiàn)在風電場輸出功率的穩(wěn)定及頻率穩(wěn)定性，目前這方面問題的研究主要 集中在利用儲能系統(tǒng)來平抑風電輸出功率頻率波動。根據(jù)現(xiàn)在學者的很多理論和試驗研究 結果，儲能系統(tǒng)確實能有效的改善風電系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性，且儲能系統(tǒng)容量越大、響應速度越 快效果越好。
[0003] 飛輪儲能系統(tǒng)具有快速吸收或釋放有功及無功功率的特點，對改善系統(tǒng)的功率 平衡狀況、降低并網處風電的電壓波動和平抑風電場輸出的波動具有很好的效果，同時還 能起到增強系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的作用。增強風電并網系統(tǒng)的穩(wěn)定性就需要儲能系統(tǒng)具有快 速響應的能力，因為暫態(tài)過程中系統(tǒng)的各參量變化很快，飛輪儲能方式響應速度可以達到 l-20ms，能夠快速補償功率不平衡量，快速的與系統(tǒng)之間進行有功、無功功率交換，以此來 有效改善電壓波動性，如電壓暫降、波形畸變及閃變等。
[0004] 隨機波動的風電作為電源接入電網，將導致原有系統(tǒng)的備用容量增加，甚至還需 要額外配備平衡穩(wěn)定裝置，使得系統(tǒng)運行經濟性有所降低。 實用新型內容：
[0005] 實用新型目的：基于飛輪儲能的抑制風電機組功率波動的方法及裝置，其目的是 解決風電機組輸出功率波動問題。
[0006] 技術方案：本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
[0007] 基于飛輪儲能的抑制風電機組功率波動的方法，其特征在于：本方法將飛輪儲能 裝置接入風電機組的功率輸出點，通過調節(jié)飛輪儲能系統(tǒng)的飛輪角速度，利用飛輪儲能裝 置的動量增量補償風電機組出口的功率，使機組的輸出功率貼近參考值，達到進行消峰填 谷、功率平滑和穩(wěn)定出口電壓的目的。
[0008] 所述風電機組輸出功率參考值采用基于一階低通濾波器的方法確定，將實際的風 電場輸出功率曲線通過濾波器，將曲線中快速波動的部分濾掉，得到一條較為平滑的曲線， 作為風電場期望輸出功率曲線；
[0009] 基于一階低通濾波器的控制策略是將注入電網的功率設計為式 1 + Ts 中T=j，f。為濾波器的截止頻率；則飛輪儲能系統(tǒng)充放電參考功率為 2mc r? Ts n
[?σι?] Pref I + I s
[0011] 此時，經過功率平抑后注入電網的功率的變化率和功率的平滑度都與時間常數(shù)T 有關；Τ的值越大，注入電網的功率變化率越小，輸出的功率也就越平滑。
[0012] 飛輪角速度采用模糊自適應變時間常數(shù)的濾波器控制方法，具體為：在傳統(tǒng)低通 濾波器的基礎上，考慮飛輪的過載情況，即當所需的功率超過飛輪儲能系統(tǒng)可以儲存和釋 放的最大能量時，通過調節(jié)時間常數(shù)控制了飛輪系統(tǒng)的過載和變流器直流電壓的穩(wěn)定，在 變時間常數(shù)的濾波器后加上一個模糊調整量，使得飛輪轉速恢復到合理范圍，延長了儲能 系統(tǒng)的壽命。
[0013] 模糊自適應變時間常數(shù)的濾波器控制方法如下：
[0014] 風電場發(fā)出的功率為Pw，經過傳統(tǒng)的低通濾波器之后，計算出Pg，并由此推出 PMf;判斷飛輪儲能系統(tǒng)的工作狀態(tài)P Mf是否超限，即Y(t)的大小，并執(zhí)行以下公式：
[0015] -]- -1 < v(t) < 1 pref l + T〇S F ^1- 其它
[l + TFUZZYs
[0016] 當ω_彡ω彡〇.9ω_時，此時飛輪儲能系統(tǒng)處于較高的儲能狀態(tài)，應該 讓飛輪儲能系統(tǒng)充電的時候少充電，放電的時候多放電，給定功率減去一個調整值 八 =:^1^^0^<：￡)，使飛輪的轉速（〇恢復到合理范圍之內；
[0017] 當彡ω彡1. lc〇min時，此時飛輪儲能系統(tǒng)處于較低放電狀態(tài)，應該讓飛輪儲 能系統(tǒng)充電的時候多充電，放電的時候少放電，給定功率加上一個調整值Δ = fFUZZY 〇PFref)， 使飛輪的轉速ω恢復到合理范圍之內；最后給定值加上調整值得出了我們最終的飛輪功 率給定值 Pf=，Pf= = Pf + Δ = Pf + ΔΡ * Prate。
[0018] 模糊自適應的控制的工作步驟如下：
[0019] (1)風電場發(fā)出的功率為Pw，經過傳統(tǒng)的低通濾波器之后，計算出Pg，并由此推出 Pref；
[0020] (2)判斷飛輪儲能系統(tǒng)的工作狀態(tài)
[0021] Prrf是否超限，S卩y (t)的大小，并執(zhí)行下式：
[0022] -1- -1 < y(l) < 1 prcf= l + T〇s rp - 1 i --~； 其它 + TFUZZYs
[0023] 其中，TFUZZY =1(Γα^ xT。，式中aFUUZY=fFUZZY(S⑴），其模糊規(guī)則表如表1所示， 模糊論域為{-1. 5, -1，0, 1，L 5}，模糊語言變量為{NB，NS，Z0, PS，PB};
[0024] 表1調整時間常數(shù)的模糊規(guī)則表
[0025]
【權利要求】
1. 一種基于飛輪儲能的抑制風電機組功率波動裝置，其特征在于：該裝置包括電機側 變流器和電網側變流器，電機側變流器與電網側變流器串聯(lián)，電機側變流器通過發(fā)電機連 接至風輪，電網側變流器通過升壓變壓器與電網連接；在電機側變流器和電網側變流器之 間的功率輸出點上接有飛輪儲能裝置； 飛輪儲能裝置包括雙向PWM變流器、動/發(fā)一體機和飛輪轉盤，雙向PWM變流器接至電 機側變流器和電網側變流器之間的功率輸出點，雙向PWM變流器通過動/發(fā)一體機連接至 飛輪。
【文檔編號】H02J3/30GK203871869SQ201320728489
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權日:2013年11月18日
【發(fā)明者】劉穎明, 王曉東, 馬鐵強, 王士榮, 孫傳宗, 李科 申請人:沈陽工業(yè)大學