[发明专利]一种获取具有平滑功率的风机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风机，具体讲涉及一种获取具有平滑功率的风机的方法。

背景技术

风力发电因为其清洁性和经济性被认为是未来最具发展潜力的能源，但是因为风能是一种间歇性能源且风速预测存在一定的误差，因此风力发电系统的输出功率会随着风速的变化而波动，具有随机性和间歇性的特性。为了减小风力发电对当地电网的影响，必须使风力发电的输出的有功功率平滑。目前常用的方法是在风力发电系统中并入电池储能系统来平抑风力发电输出有功功率的波动，从而实现风力发电系统输出的有功功率平滑。储能装置虽然可在一定程度上起到抑制可再生能源输出功率波动的作用，但是由于当前电池技术的局限，很难用单一储能装置来同时满足寿命与成本两方面的要求，对此，研究混合储能系统的功率平滑方法是非常有意义的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种获取具有平滑功率的风机的方法。液流和锂离子两种电池储能系统接入风机的输出端，设计了基于多时间尺度的功率滤波器算法，可结合两种储能电池荷电状态的电池健康管理需求，在滤除功率波动的同时，保证电池荷电状态稳定在电池健康管理需求的正常范围内。将混合电池储能系统接入到风电场的公共节点处，通过将能量型电池系统、功率型电池系统与风电机组集成，利用混合储能系统对并网风电机组的输出功率进行平滑，根据混合储能系统的补偿目标值，控制储能系统对功率波动进行补偿，改善风电机组的输出特性和可控性。其中功率型电池储能系统主要用于平滑风电场的短期波动，能量型电池系统主要用于根据风电场预测的出力曲线，配合辅助输出，平滑风电场的长周期波动。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种获取具有平滑功率的风机的方法，其改进之处在于，所述方法包括：

(1)测定平滑功率风电机组的输出目标值；

(2)用输出目标值与风机的实际输出功率的差，得到混合储能系统的补偿目标值；

(3)按波动频率划分混合储能系统的补偿目标值；

(4)根据混合储能系统的补偿目标值，控制储能系统收发指定功率以有效平抑风机的功率波动。

优选的，所述步骤(1)包括将风电机组的输出功率引入一阶惯性环节，在风力发电机并网侧对风电输出有功功率进行平滑功率计算，采用时间常数实现风电平滑滤波，获取平滑后的输出目标值。

优选的，所述步骤(3)包括将混合储能系统的补偿目标值按照波动频率化分为尖峰波动功率、稳态波动功率和频繁往复性功率波动；

其包括由风速瞬时大幅度增大或减小引起的功率波动幅值大的尖峰波动功率、由风速持续增大或减小引起的稳态波动功率；和由风速快速往复变化引起频繁往复性功率波动。

优选的，所述步骤(4)包括

由液流电池负责平滑频繁往复性功率波动，补偿风电输出功率中的高频波动分量；

稳态波动功率由锂离子电池储能系统来进行功率平滑，用于补偿风电输出功率中的低频波动分量；

对于尖峰波动功率，在储能系统就地控制器的多尺度功率滤波算法中进行限值管理根据输入目标信号的限值的大小来调节储能变流器的充、放电过程，用以平滑尖峰。

优选的，所述步骤(4)包括

当风力发电机输出功率高于系统输出功率参考值时，将多余能量存储在储能设备中；当发电机输出功率低于系统输出功率参考值时，将储能设备中存贮的能量释放出来为电网提供功率支撑，其中，参考值通常由系统容量和所在电网系统调度指令决定。

优选的，所述步骤(4)包括保证储能系统的各种电池的荷电状态保持在正常范围内，避免过度充/放电，可有效延长电池系统使用寿命。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明设计的基于多时间尺度的低通功率滤波器算法，可结合不同储能电池荷电状态的电池健康管理需求，在滤除功率波动高频成分的同时，保证电池荷电状态稳定在电池健康管理需求的正常范围内。