[发明专利]一种平抑风电功率波动的电池储能系统的模糊控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电功率平滑控制放方法，具体讲涉及一种平抑风电功率波动的电池储能系统的模糊控制方法。

背景技术

风力发电的波动性大、随机性强，并网运行后容易对电网的稳定性以及电能质量带来不利的影响。相关的研究结果表明，在风电场的出口处集中配置一定容量的储能系统，可以有效平抑风电场的功率波动，而且集中接入方式便于管理，需要的容量也相对较小。对可再生能源的频谱分析确定了储能补偿范围，并提出了能够满足系统功率输出波动率、SOC限制的储能系统功率及容量确定方法。在此基础上，设计一种有效平抑风电功率波动同时兼顾储能系统健康管理需求的控制方法是非常重要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种平抑风电功率波动的电池储能系统的模糊控制方法，具体为电池储能系统连接到双馈风机并网的交流母线上。监控系统采集风机输出的有功功率以及交流母线的三相电压和电流，由控制算法根据锂电池的荷电状态和风机输出功率的变化值，通过模糊控制器调节滤波时间常数，逐渐改变电池输出功率，从而使荷电状态稳定在限定范围内，同时尽可能地平滑风机的输出功率。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种平抑风电功率波动的电池储能系统的模糊控制方法，其改进之处在于，所述方法包括

(1)计算输出功率变化值；

(2)获取锂电池的荷电状态；

(3)根据电池储能系统需要平抑的功率波动频带确定合适滤波时间常数；

(4)储能系统吸收功率的参考值加当前风电的输出功率得到平滑后的功率输出；用高通滤波器对混合储能系统功率指令进行滤波得到其高频波动分量。

优选的，所述步骤(1)包括从风机的当前采样周期内的输出功率值与上一采样周期内经平滑后输出功率值的差，得到功率变化值。

优选的，所述步骤(2)包括由储能系统的采样得到当前锂电池的荷电状态。

进一步地，所述锂电池的荷电状态用电流积分法计算荷电状态：

SOC(t)=SOC(t0)+∫t0ti(t)dt]]>

即当前时刻soc电池荷电状态为起始荷电状态与电流的积分之和，t₀为起始时间，t为当前时间。

优选的，所述步骤(3)包括将功率变化值和锂电池的荷电状态输入到模糊控制器中，由控制器计算出的滤波时间常数，时间常数为秒级到分钟级。

优选的，所述步骤(4)包括数字低通滤波器根据模糊控制器计算得到的滤波时间常数，计算储能系统吸收功率的参考值，得到平滑后的功率输出。

进一步地，当功率变化值为正时，风电机组的功率变化值较大，则增大滤波时间常数，利用储能系统平抑功率波动；

风电机组的功率变化值较小，则在满足平抑要求的基础上即满足并网调度需求，减小滤波时间常数；功率变化值为负时亦相同。

进一步地，当电池的荷电状态偏高时：

处在充电状态下，则减小滤波时间常数，减弱储能系统的平抑作用；

处在放电状态下，则增大滤波时间常数，增强储能系统的平抑作用；

电池荷电状态高于上限，则只允许电池放电；

当电池的荷电状态偏低时：

处在放电状态下，则减小滤波时间常数；

处在充电状态下，则增大滤波时间常数；

电池荷电状态低于下限，则只允许电池充电。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明应用模糊控制器，根据风电机组输出功率的变化值和电池荷电状态，实时调节低通滤波器的滤波时间常数，在尽可能平抑风电机组功率波动的同时，可以有效地保证电池荷电状态维持在限定范围内，避免电池过度充电或过度放电。