[发明专利]基于机组惯性储能的风电场储能锂电优化控制方法

权利要求书

1.基于机组惯性储能的风电场储能锂电优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 

A、根据风电场预测风速计算传统控制模式下风电场预测捕获的功率； 

B、对风电场预测捕获功率进行快速傅里叶变换，得到风电场输出功率高频信号和低频信号； 

C、利用机组本身惯性动能存储当对风电场输出功率进行第一次平滑，抑制机组有功出力的高频分量； 

D、根据预测输出功率置信区间，确定风电场计划出力P_plan(t)，建立锂电池容量E_b与电池充放电时间之间的数学模型，通过调节锂电池充放电时间控制锂电池容量，完成对风电场输出功率波低频分量的平滑任务； 

E、基于电池寿命和混合储能系统成本之间的权衡，考虑风电场预测功率置信水平，建立评价指标，优化控制风电场锂电池容量。 

2.如权利要求1所述的基于机组惯性储能的风电场储能锂电优化控制方法，其特征在于：所述步骤A)中，根据风电场预测风速，计算传统控制模式下风电场预测捕获的功率具体方法如下： 

式中：表示机组预测捕获的风电功率；v_f(t)表示风电场预测风速；ρ表示空气密度；v_in、v_rate、v_out分别表示风电机组的切入风速、额定风速和输出风速；A为叶轮扫风面积；C_p(λ，β)是风能利用系数； 

风电场所有风电机组在t时刻预测捕获功率总和： 

式中：n表示风电场机组台数；分代表t时刻风电场预测捕获功率总和以及第i台机组预测捕获功率。 

3.如权利要求1所述的基于机组惯性储能的风电场储能锂电优化控制方法，其特征在于：所述步骤B)中，对风电场预测捕获功率进行快速傅里叶变换，得到风电功率幅频谱特性曲线，将其划分为高频和低频两部分，高频部分覆盖的频率为0.01～1Hz，低频部分覆盖的频率为10^-5～0.01Hz。 

4.如权利要求1所述的基于机组惯性储能的风电场储能锂电优化控制方法，其特征在于：所述步骤C)中，利用机组本身惯性动能存储对风电场输出功率进行第一次平滑，抑制机组有功出力的高频分量，包括如下步骤： 

(1)建立传统控制模式下风电机组系统模型。 

式中，ω_m(t)表示t时刻系统机械转速；k＝0.5ρc_p(λ，β)RA/λ，λ＝Rω_m/v_f，表示叶尖速比；R表示叶轮半径；T_m表示风电机组转矩；T_e为发电机的电磁转矩；J表示系统等下转动惯量。 

(2)计算风电机组功率变化值ΔE_w。风电机组功率在预测捕获功率和第一次平滑后输出功率之间P_out(t)变化，变化值由转子存储动能ΔE_k进行补偿，具体如下所示： 

ΔE_w＝ΔE_k    (6) 

转子储存能力受机组转速的限制，惯性动能存储范围ω_max表示风电机组可承受的最大转速；ω_min表示并网发电时允许的最小转速。 

(3)对传统风电机组模型做线性化处理，给出ΔE_k和ΔP_out三者之间的数值关系，然后采用偏微分法，得到和P_out(t)的小信号扰动，进行拉普拉斯变换得到基于惯性动能存储的机组控制系统传递函数为： 

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