[发明专利]一种平抑单台风电功率波动的储能控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气行业，尤其涉及用于单台风电机组与储能单元模块联合运行研究的一种平抑单台风电功率波动的经济型储能控制系统及控制方法。

背景技术

近年来，世界各国竞相加大对风能资源的利用。风电出力具有随机性和间歇性特点，时有时无、时大时小，风电功率预测精度较低，且风电具有反调峰特性。因此，大规模风电功率波动对电能质量和电网安全带来较大的威胁，风电并网对电能质量和电力系统运行安全的影响越来越明显。如何减少单台风电功率分钟级的波动量、从而实现整个风电场功率平滑控制，是解决风电并网困难的关键技术之一。

储能是智能电网重要的组成部分，可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，是提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种重要手段。目前，储能电站在风电场得到了一定范围内应用，但这些储能电站没有对单一风电机组进行功率平滑，是作为一个整体来对风电场进行功率调节，这带来了投资高、占地大、维护复杂等问题，制约了储能技术在风电发展中的广泛应用。

为有效平抑风电功率波动、降低储能技术应用成本，迫切需要研发适用于平抑单台风电功率波动的经济型储能单元模块。中国专利200810017430.9“一种风力发电系统中抑制输入电网功率波动的控制方法”，公开了一种基于具有变流器和直流侧电容器的风力发电系统中抑制输入电网功率波动的控制方法，这种算法利用了直流侧电容器的储能作用，通过对直流侧电压的适当调节来抑制因风能所对应的功率波动而引起输出功率的波动。中国专利201110148758.6“基于兆瓦级电池储能电站的风光发电出力平滑控制方法”，通过分析风光出力平滑要求和储能电池剩余容量SOC，确定储能电站总功率和各电池子单元输出功率值。以上专利及现有技术存在的缺陷是：

1．中国专利200810017430.9适用于永磁同步风力发电机组，不适用于异步风电机组，特别是早期80年代投运的异步风电机组。中国专利201110148758.6虽能平滑风光出力波动，但需要建设大容量大功率储能电站，带来了投资高、协调控制困难等问题，不利于在风电分散接入区域大规模推广。

2.没有涉及对储能单元模块的主电路设计和控制系统的电路设计。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种平抑单台风电功率波动的经济型储能控制系统及控制方法，有效地避免了电池的过充过放，维持了电池储能系统的稳定运行，延长了电池的使用寿命，降低了储能应用成本的平抑风电功率波动的经济型储能控制系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种平抑单台风电功率波动的储能控制系统，包括直流侧电容电压检测电路、电压比较电路、充放电控制系统和储能模块；所述直流侧电容电压检测电路采集直流侧电容的电压值；电压比较电路将采集直流侧电容的电压值与直流侧电容的额定电压值计算得到电压偏差值；充放电控制系统和储能模块通过的充放电控制补偿风电功率输出目标值与测量值之间的差值，从而达到平抑风电输出功率波动的目的。

所述直流侧电容电压检测电路包括电压采集电路和滤波处理电路。

所述储能模块为超级电容器或蓄电池。

所述风力发电系统包括依次连接的风电机组、三相整流器、直流侧电容和逆变器。

本发明还提供了一种平抑单台风电功率波动的储能控制方法，控制步骤如下：

步骤一：求取直流侧电容的电压计算值u_dcj，根据ΔP＝P_in-P_out和其中t为积分时间，τ为积分变量，ΔP为直流侧的瞬时功率，可得其中u_dce为积分的初始值，也就是直流侧电容的额定电压值，其中，直流侧电容容量为C，直流侧输入功率为P_in，直流侧输出功率为P_out；

步骤二：利用直流侧电容的电压计算值u_dcj与直流侧电容的额定电压值u_dce做差值，然后进入储能模块的充放电控制系统。