[发明专利]一种风力发电系统中抑制输入电网功率波动的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电系统领域，尤其涉及抑制输入电网功率波动的控制方法，具体地说是利用直流侧电容来抑制功率波动的控制方法。

背景技术

近年来，随着能源危机及环境问题的不断加剧，各国政府都将注意力放于能源探求上。可再生能源中的风能因为其储量较大，无污染，趋于产业化而备受关注。风电系统本身的造价及成本较高，故风场经营者都追求最大风能利用来提高系统的利用率。同时，风本身具有随机性和变化性，风能和风速的三次方成正比，在风速剧烈变化时风能的变化更为剧烈。当容量较大的风力发电系统连入电网或者在偏远地区单独给负载供电时，前者由于给电网注入的不断波动的功率会给电力系统带来频率稳定性的影响，后者同样由于输出功率的波动而给负载带来影响。

通过文献检索发现，风力发电系统的研究专家们提出了多种解决风力发电系统中功率波动的方法，主要可分为两类，一类是利用桨距角的控制捕获相对平滑的风能；另一类是利用储能元件来对能量的流动进行控制。第一类中.T.Senjyu.、R.Sakamoto.等学者在文献1.″Output Power Leveling of WindTurbine Generator for All Operating Regions by Pitch Angle Control″(IEEETransactions on Energy conversion，June 2006，Vol.21，No.2，pp.467-475.)、2.″Output Power Leveling of Wind Turbine Generator by Pitch Angle Control UsingAdaptive Control Method″(2004 International Conference on Power SystemTechnology，Nov.2004，Vol.1，Pp.834-839.)、3.″Output Power Leveling of WindFarm Using Pitch Angle Control with Fuzzy Neural Network″(IEEE PowerEngineering Society General Meeting，June 2006，8 pp，1709377.)、4.″OutputPower Leveling of Wind Turbine by Pitch Angle Control Using H∞ Control″(Power Systems Conference and Exposition，2006，PSCE 2006，Oct.-Nov.2006，pp.2044-2049.)中提出在全风速范围内用诸如自适应控制、模糊神经网络控制、鲁棒控制等对桨距角进行控制以获得平滑输入电网功率的效果，该种方法减小了系统的最大风能利用，而且控制较为复杂，桨距角的机械部件需要不断动作，有较大的机械磨损。第二类中，学者T.Kinio等在文献″Output Levelingof Renewable Energy by Electric Double-Layer Capacitor Applied for EnergyStorage System″(IEEE Transactions on Energy conversion，Vol.21，No.1，March2006，pp.221-227.)中对以往包含电解电容的储能电路进行了改进，其容量不依赖于直流侧电压，且减少了串联电解电容单元的数量，该系统具有较为复杂的结构，需要较为复杂的控制；学者J.D.Boyes等在文献“Technologies forEnergy Storage Flywheels and Super Conducting Magnetic Energy Storage”(IEEEPower Engineering Society Summer Meeting，Vol.3，July 2000，pp.1548-1550.)对比了超导储能系统和飞轮储能系统，超导储能系统可以在很短的时间内释放或吸收大量的功率，相应的需要低温制冷柜和附带子系统，飞轮储能系统将电功率转化为机械功率，对安装地点有要求且需要维护。