[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

说明书

技术领域

本发明属于风电场有功功率控制技术领域，尤其涉及到储能系统运行控制方法。

背景技术

风力发电是解决环境污染和能源危机的重要途径，是我国实现“调结构、促转型”的战略重点和发展低碳经济的主要方向，也是我国能源发展的重点。但风能具有随机性、间歇性导致风电的波动性，带来风电电能质量和消纳方面的挑战。储能系统可按控制策略吸收和释放能量，是平滑风电输出功率的可用手段。

可用于风电场的储能方式主要包括化学电池储能，飞轮储能，电磁储能，抽水储能，压缩空气储能，机组惯性储能。由于化学电池储能系统响应速度慢，难以平滑0.01～1Hz的风电功率波动，而电力系统对这一频段的功率波动十分敏感。飞轮储能响应时间快，且循环寿命长，维护方便，有很好的发展前景，但是目前在转子强度设计、低功耗磁轴承等技术方面急需突破。电磁储能包括超导储能和超级电容器储能，这两种储能方式本身具有概率密度高、充放电循环寿命长、充电时间短、可靠性高等优点，但价格过于昂贵，电容器耐压能力不够高，不宜在风电场中大容量应用。另外，从抽水和压缩空气储能能大范围平滑风电场输出功率输，但受地理条件的约束，建设局限性大，无法广泛应用。风电机组转子惯性储能，通过调节转子转速，将捕获的部分风能以动能的形式暂时存储在转子上，在需要的时候释放。此种储能方式响应速度快，能量密度高，能有效平滑高频功率波动，但由于转子储能容量和时间有限，难于抑制低频功率波动。

可见，单一的储能方式很难达到理想的风电场功率平滑效果。因此需要合适的储能方式进行组合，通过混合储能实现对风电场输出功率波动平滑；需要合适的储能系统运行控制方法，在提升电能质量的同时延长储能设备使用寿命，降低储能投资和维护成本。

发明内容

本发明利用机组本身惯性储能和锂电池储能两种方式特性互补，组成混合储能系统。传统风电场输出功率波动大部分处于0.01～1Hz之间，能量主要集中在0～10^-4Hz。利用机组本身惯性动能存储抑制0.01～1Hz之间的高频分量以及短时间内的波峰值，同时提供一种基于惯性储能的风电场储能锂电优化控制方法，锂电池储能平滑功率低频波动(10^-5～0.01Hz)部分，该方法综合考虑储能系统的经济效益、锂电池寿命、功率平滑目标等因素，解决电池储能运行过程中频繁充放电转换以及过充和过放工作状态对锂电池寿命的带来不利影响问题。

为实现上述目标，本发明提供了一种基于机组惯性储能的风电场储能锂电优化控制方法，它具体包括以下步骤：

1、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，