[发明专利]基于电池储能的直驱风电多机系统功率协控方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于电池储能的直驱风电多机系统功率协控方法及系统，本发明采用内、外两个功率控制层，其中：外部功率控制层由一个双重模糊控制器和一个基于变平滑时间常数的一阶低通滤波器构成，外部功率控制层可确定风电场的并网平均有功功率参考值，这个参考值与风电机群总的输出功率进行比较可得到电池储能系统的参考充/放电功率值。内部功率控制层由一个内层模糊控制器和一个功率分配控制器构成，内部功率控制层可分别确定各电池储能单元的充/放电功率参考值。将本发明嵌入相应的电池储能单元控制系统中，可实现在平滑风电功率波动的同时，还能使各电池储能单元避免出现过度充电或深度放电的状况，并向着合适的荷电状态转变。

技术领域

本发明涉及电力系统的风力发电工程技术，具体涉及一种基于电池储能的直驱风电多机 系统功率协控方法及系统。

背景技术

风能资源具有波动性，导致风电出力也具有波动性。若将大量风电接入电网，将会对电 网的电能质量、电压稳定以及电网调度等产生一定的负面影响。因此，在系统中配置一定容 量的储能装置将起到平滑风电的功率波动，改善风电并网运行的稳定性和电能质量，并在一 定程度上提高风电系统的低电压穿越能力。就储能系统的技术性能而言，其容量配置得越大， 对风电功率波动的平滑效果将会越好，但这也同时增加了系统的投资成本，不能很好地满足 经济性要求。因此，对于一定容量的储能系统，如何通过对其自身的优化控制，来提高它在 风电系统中的技术性能，已成为目前迫切需要解决的问题。

现有技术针对平滑风电功率波动的储能系统的优化控制问题进行了相关的分析和研究， 其目的都是使储能系统在平滑风电功率波动的同时，还能避免出现过度充电或深度放电的状 况发生。例如在风电/储能单机系统的优化控制策略研究方面，某现有技术根据超级电容储能 系统的荷电状态，相应地对并网功率参考值放大或缩小一定的倍数，以此来达到对超级电容 储能系统荷电状态的控制；某现有技术分别提出了一种基于模糊逻辑算法的控制策略来修正 储能系统参考充/放电功率的大小，从而实现对储能系统荷电状态的优化控制。某现有技术将 未分组的电池储能系统集中安装在风电场出口处，分别提出了一种荷电状态反馈控制策略， 从而实现对电池储能系统整体荷电状态的优化控制。某现有技术将分组的电池储能系统集中 安装在风电场出口处，并提出了一种基于粒子群算法-混合整数二次规划算法的双层协调控制 策略，来实现对每组电池储能单元荷电状态的优化控制。某现有技术将分组的超级电容储能 系统分散安装于各风力发电机组中，提出了一种多机协调控制策略，在实现风电场的分时段 恒功率输出的同时，还能有效调节每组超级电容储能单元的荷电状态。但是，针对直驱风电/ 电池储能多机系统，如何实现在平滑风电功率波动，还能使各电池储能单元避免出现过度充 电或深度放电的状况并向着合适的荷电状态转变，仍然是一项亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于电池储能的直驱风 电多机系统功率协控方法及系统，本发明能够在实现在平滑风电功率波动的同时，还能够使 各电池储能单元避免出现过度充电或深度放电的状况并向着合适的荷电状态转变，且对于风 电预测功率与其实际功率偏差具有较强的适应性和鲁棒性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于电池储能的直驱风电多机系统功率协控方法，实施步骤包括：

1)计算所有风力机总的预测输出功率P_F在前后两时段的偏差功率△P；根据偏差功率△P 确定一阶低通滤波器的变平滑时间常数T_B；将所有风力机总的输出功率P_G输入所述一阶低 通滤波器得到风电场并网平均有功功率的参考值P_T0^*；

2)将风电场并网平均有功功率的参考值P_T0^*与所有风力机总的输出功率P_G比较，得到 电池储能系统总的参考输出功率P^*_BESS；