[发明专利]实施双电池组在线运行策略的风储混合电站

说明书

本申请是申请号：201310366132.1、申请日：2013-08-20、名称“风储混合电站及储能系统定容、离线仿真与在线运行方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及储能技术在可再生能源发电系统中的应用，具体涉及一种基于双电池组拓扑的风-储混合电站及储能系统的定容、离线仿真与在线运行方法。

背景技术

随着化石燃料的逐渐枯竭及环境污染的日益加剧，以风电为代表的可再生能源受到了世界各国的普遍重视。我国风电装机容量连续五年翻番，截至2011年8月底，全国并网运行的风电场486个，装机容量高达3924万千瓦，规模居全球之首。对电网来说，风电是一种不确定性的能量注入，具备与生俱来的间歇性与波动性，此特性在很大程度上影响电网对风电的消纳。

在电网风电穿透水平日益提高的同时，以液流电池、钠硫电池为代表的新型电池技术得到了快速的进步，电池技术的快速进步为将电池储能系统应用于风电并网奠定了坚实的技术基础。近年来，学术界普遍认为：除进行针对性的电源、电网规划建设外，利用电力电子技术将电池储能系统与风电场整合成电网友好型的风-储混合电站亦是提高电网风电消纳能力的有效措施之一(参见文献一《Electrical energy storage for the grid:a battery of choices》，Science，2011年，第334卷，第6058期，第928页至935页)。

文献二《Control strategies for battery energy storage for wind farm dispatching》(IEEE Transactions on Energy Conversation，2009年，第24卷第3期，第725页至732页)与文献三《Optimal control of battery energy storage for wind farm dispatching》(IEEE Transactions on Energy Conversation，2010年，第25卷第3期，第787页至794页)提出了一种基于单电池组拓扑结构的风-储混合电站，利用电池储能装置灵活的充、放电能力平滑风功率中的波动分量，取得了不错的效果。但该技术方案中，风功率波动的随机性会导致电池储能系统在充、放电状态之间频繁切换，从而快速耗尽电池储能系统的循环寿命。

为克服基于单电池组结构的风-储混合电站的技术缺陷，文献四《A statistical approach to the design of a dispatchable wind power-battery energy storage system》(IEEE Transactions on Energy Conversation，2009年，第24卷第4期，第916页至925页)提出了一种基于双电池组拓扑结构的风-储混合电站。该风-储混合电站中的储能系统由两组电池组成，其中一组电池处于充电状态，由风功率对其进行充电；另一组电池则处于放电状态，将能量释放给电网，两组电池储能装置通过直流断路器的开、关操作进行状态切换。此风-储混合电站中，所有注入电网的能量均需经过充电、放电两个环节，因而存在着较大的能量损耗。此外，该风-储混合电站对电池储能系统的容量需求较大。因而，在电池储能系统价格非常昂贵的今天，该技术方案具有很大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充分利用电池储能系统有限的循环寿命，能量损耗较小，具有较好经济性的风储混合电站及储能系统定容、离线仿真与在线运行方法。

本发明的技术解决方案是：

一种风储混合电站，其特征是：两组同容量的电池组分别通过功率变换器接入风电场的并网公共联接点；在任一时刻，两组电池均处于不同的充、放电状态，即一组电池处于充电状态、另一组处于放电状态，分别用于平抑风功率中的正向、负向的波动分量；任意一组电池一旦到达满充或满放状态，其充、放电状态立即进行切换；

P_d,t为整个风储混合电站向电网的注入功率，为风功率与双电池组的充、放电功率之和：

P_d,t＝P_w,t+P_b1,t+P_b2,t