[发明专利]基于快速储能的风电潮流优化系统及其控制方法

说明书

技术领域

一种基于快速储能的风电潮流优化系统及其控制方法，属于新能源发电技术中风电功率调节控制的技术领域。

背景技术

作为能源，风能最大的缺陷在于其不稳定性、不连续性和不可控性，并网运行的风电机组达到一定的渗透度后，其输出功率的波动会导致电网潮流大小、方向频繁变化，将引起电网电压的波动、闪变以及频率的不稳定。此外，由于大多数风电机组需要通过功率变换装置与系统连接，这些功率变换装置在控制机组有功、无功的同时会给电网带来较多的谐波污染。一定渗透容量的风电系统在遭遇发电单元或负荷突变、系统故障或结构变化，以及并网或离网过程等扰动时，则会给自身或公共电网造成了较严重的稳定性和电能质量问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够改善电网电能质量，提高系统稳定性和安全性的基于快速储能的风电潮流优化系统及其控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于快速储能的风电潮流优化系统，其特征在于：包括蓄电池组、直流功率调节系统、超级电容器组、交直流功率调节系统，直流功率调节系统采用多组相并联的双向Buck-Boost变流拓扑，蓄电池组位于直流功率调节系统低压侧，超级电容器组位于直流功率调节系统高压侧，储能环节与公共电网通过交直流功率调节系统连接。

所述的直流功率调节系统采用三组相并联的双向Buck-Boost变流拓扑功率调节单元S₁-S₆，每组双向Buck-Boost变流拓扑功率调节单元由带反并联二极管的2支相串联的三极管IGBT和1支电感L_dc组成，相串联的2支三极管IGBT连接点与电感L_dc的一端相连，电感L_dc的另一端接蓄电池的正极，相串联的上端三极管IGBT的集电极C和下端三极管IGBT的发射极E分别同超级电容器组的正、负端连接。

一种权利要求1基于快速储能的风电潮流优化系统的控制方法，其特征在于：包括储能功率分配控制方法和潮流优化控制方法，所述的储能功率分配控制方法根据超级电容器组荷电状态SOC所属区域，采用基于超级电容器电压低频波动抑制的功率分配策略，控制直流功率调节系统实现两种储能元件间的功率分配；所述的潮流优化控制方法，根据蓄电池组荷电状态SOC所属区域，基于系统及电网间能量流动的动态调整规则，柔性控制交直流功率调节系统与公共电网间的有功功率交换。

所述的储能元件荷电状态SOC区域划分方法为：

潮流优化控制过程中，超级电容器组荷电状态SOC与电压存在着确定的对应关系：因此依据超级电容器的电压值划分其荷电状态SOC区域，在本系统中，超级电容器组的额定电压1PU为其最高工作电压U_Cmax；超级电容器组位于直流功率调节系统(2)高压侧，因此其最低工作电压U_Cmin 0.4PU即为蓄电池组电压；超级电容器组荷电状态SOC区间的近似中间值所对应电压设定为参考电压U_Cref，本系统取为0.7倍额定电压0.7PU；其中设定超级电容器组电压低于0.98倍额定电压U_CA0.98PU为安全荷电状态SOC区域S；高于0.98倍额定电压U_CA0.98PU进入荷电状态SOC警戒区域A；

蓄电池组荷电状态SOC区域的划分：蓄电池组的额定荷电状态1PU为其荷电状态最高值SOC_max，取0.1倍额定荷电状态0.1PU为其荷电状态最低值SOC_min，高于0.9倍额定荷电状态值SOC_A 0.9PU为荷电状态SOC警戒区域A；低于0.3倍额定荷电状态值SOC_B 0.3PU为警戒SOC区域B；0.3PU-0.9PU为荷电状态SOC安全区域S。

所述的潮流优化系统及电网间能量流动的动态调整规则为：