[发明专利]混合储能系统及基于其的风电功率波动平抑方法

说明书

本发明公开了用于风电功率波动平抑的混合储能系统及其平抑方法，该混合储能系统包括：超级电容器、蓄电池、控制器、第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器；其中，所述超级电容器通过所述第一DC/DC变换器连接于所述控制器；所述蓄电池通过所述第二DC/DC变换器连接于所述控制器，所述控制器和风力发电机组连接于直流母线，所述直流母线的另一端连接有电网，以采用模糊控制算法得出超级电容器和蓄电池的充放电功率的参考值，并修正所述超级电容器和蓄电池的充放电功率。该混合储能系统及基于其的风电功率波动平抑方法克服了现有技术中的功率补偿效果较为一般，且无法保证储能设备工作稳定、安全的问题，实现了功率的最终分配。

技术领域

本发明涉及混合储能系统及基于其的风电功率波动平抑方法。

背景技术

随着社会的快速发展，世界各国的能源需求日益增加，石油等不可再生能源储备日益减少，各国开始越来越重视新能源的开发利用。风能作为一种开发利用早、使用范围广的绿色能源，更受到世界各国的青睐。然而，风能的随机性和波动性导致风电并网时会给电网带来巨大的冲击，使风力发电不能大规模利用，而储能系统具有的短时快速吸收和释放能量的特点，能够有效弥补风电输出功率间歇性、波动性的缺点，因此在风力发电并网系统中配置储能系统已经成为平抑风电功率波动的有效手段之一。

储能系统由于能够实现电能的时空转移，从而被认为是平抑风电功率波动、提高电网接纳风电能力的有效手段，储能系统包括能量型储能系统和功率型储能系统。能量型储能系统(如电池)响应速度慢、循环寿命低，难以调控风力发电功率高频波动分量；功率型储能系统(如超级电容器)能量密度低，难以调控长时间尺度风力发电风电功率。由超级电容和储能电池组成的混合储能系统(HybridEnergyStorageSystem，HESS)，弥补了单一储能技术的不足，因此越来越多的风电场开始配置混合储能系统。混合储能系统集成了循环次数高、功率密度高和容量大等优点，在一定程度上解决了单独使用功率型或能量型储能系统受能量密度和运行寿命等因素制约问题。

目前国内外学者已对储能平抑可再生能源输出风电功率的方法进行了大量研究，应用较为普遍的是基于一阶低通滤波原理的平抑方法。普通的一阶低通滤波方法是采用定时间常数的低通滤波器，滤波器不能随着储能系统工作主动调节滤波能力，此种情况下的功率补偿效果较为一般，且无法保证储能设备工作稳定、安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于风电功率波动平抑的混合储能系统及其平抑方法，该用于风电功率波动平抑的混合储能系统及其平抑方法克服了现有技术中的功率补偿效果较为一般，且无法保证储能设备工作稳定、安全的问题，实现了功率的最终分配。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于风电功率波动平抑的混合储能系统，该用于风电功率波动平抑的混合储能系统包括：

超级电容器、蓄电池、控制器、第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器；其中，所述超级电容器通过所述第一DC/DC变换器连接于所述控制器；所述蓄电池通过所述第二DC/DC变换器连接于所述控制器，所述控制器和风力发电机组连接于直流母线，所述直流母线的另一端连接有电网，以采用模糊控制算法得出超级电容器和蓄电池的充放电功率的参考值，并修正所述超级电容器和蓄电池的充放电功率。

优选地，所述超级电容器和蓄电池分配波动功率，并分别承担高频分量和低频分量。

优选地，所述电网和所述电网和所述直流母线之间还设置有直交流转换器。

本发明提供一种基于混合储能系统的风电功率波动平抑方法，该风电功率波动平抑方法包括：

步骤1，基于模糊控制方法提出变滤波时间常数的低通滤波算法，进而实时动态调节混合储能功率分配指令，初步分配波动功率，使得蓄电池和超级电容器分别承担低频分量和高频分量；

步骤2，在实时检测超级电容器的荷电状态和蓄电池剩余电量的基础上，通过优化的功率协调转移，实现功率的最终分配。