[发明专利]一种利用储能系统平滑风电场输出功率的方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电控制技术领域，更为具体地讲，涉及一种利用储能系统平滑风电场输出功率的方法。

背景技术

风力发电作为一种可再生、清洁能源，越来越受人们的重视。但是风电场输出功率受风速影响，风速的随机性和不可控性导致输出功率瞬时上升或者跌落，当接入电网时，容易引起电网电压的波动，给电网稳定运行调整增加负担；因此需要对风电场输出功率进行平滑，减小输出功率的变化，保证电网的稳定性和安全性。

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造成电网电压波动和不断提高电网运行水平需求的双重考验，而储能技术是解决这个困局的有效方法之一。

目前，通常采用基于低通滤波原理的储能平滑方法来抑制风电场输出功率的波动。

图1是现有技术利用储能系统平滑风电场输出功率的拓扑结构图。

如图1所示，整个风电场1包括风电机组1~n，其输出功率为_Pwf。在风电场1出口处安装储能系统2进行平滑，使输出到电网的功率P_out波动小。储能系统2包括储能单元201和功率变换单元202两部分，通过对功率变换单元202的控制，向交流母线3注入或抽取能量来平滑风电场1的输出功率，改善风电并网情况，最终输出到电网的功率为P_out。

对功率变换单元202的控制是通过定滤波时间常数T_s的低通滤波器4实现的。如图1所示，风电场输出功率P_wf，通过定滤波时间常数T_s的低通滤波器4得到平滑后的期望风电功率P′_out，即为注入电网功率。期望风电功率P′_out送入功率变换单元202中，然后，功率变换单元202根据风电场输出功率P_wf以及期望风电功率P′_out，计算出储能系统2吸收或者释放的功率参考值P_ref=P_wf-P′_out，其中，功率参考值P_ref为正表示吸收，为负表示释放。储能系统2向交流母线3吸收或释放功率参考值P_ref的能量来平滑风电场1输出功率，来减小对电网的影响。设储能系统2吸收或释放的实际功率为P_Ess，其理想状态是与功率参考值P_ref相等，则风电场1经过储能系统2平滑后输出到电网的功率P_out=P_wf-P_Ess，其理想状态与低通滤波器4输出的期望风电功率P′_out相等。当风电场输出功率P_wf骤然上升时，低通滤波器4输出的期望风电功率P′_out小于输出功率P_wf，功率参考值P_ref=P_wf-P′_out为正，储能系统2吸收能量；反之，则释放能量，最终使输出到电网的功率P_out为平滑的功率输出。

但是基于低通滤波器原理的平滑控制方法，其优化效果与滤波时间常数T_s有关。对于每一组风电场输出功率P_wf(k)（各个时刻风电场输出功率P_wf组成，k表示时刻）都有最优的一个滤波时间常数T_s，但是在实际的应用中，根据经验值设计滤波时间常数T_s，一旦滤波时间常数T_s选定，不能实时根据风电场输出功率P_wf调整最优的滤波时间常数T_s，以达到最优的平滑效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用储能系统平滑风电场输出功率的方法，使输出到电网的功率波动更小，保证电网的稳定性和安全性。

为实现上述发明目的，本发明利用储能系统平滑风电场输出功率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、从风电场采集风速数据V进行预测下一时刻的风功率值，风功率预测值表示为P_pre(k+1)；

（2）、风电场输出功率为P_wf(k)，对风电场输出功率进行修正，修正后的值为：