[发明专利]一种基于储能系统的风电并网协调控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统运行控制技术领域，具体涉及一种基于储能系统的风电并网协调控制装置及方法。

背景技术

伴随着全球能源危机与环境问题的加剧，清洁度高、可再生性强的风电资源正日益成为国内外研究的热点，风电入网已成为一种必然趋势。然而由于风电资源属于不可控的自然能源，其出力具有很强随机性，因此而造成的风电功率波动性与间歇性又为并网带来了电压、功率波动等诸多问题。储能技术能够实现能量的存储与释放，能够有效收集富余风力资源，避免由于风资源短期过剩所造成的弃风现象，减少能源浪费所造成的不必要经济损失与资源流失，大大有利于提高风电并网规模。储能系统与风机在出口侧结合，平抑由于风力发电不稳定所带来的风电功率波动，缓解电网电压、电网功率波动，在新能源并网领域有着广阔的发展前景。然而，我国储能技术研究起步较晚，尤其是对于风力发电技术与储能技术相结合而形成的风储联合发电技术更是起步较晚，因此如何有效、协调配置风储联合运行系统成为目前研究的重点。另外，储能电池作为风储联合运行系统的储能侧组成部分，其使用寿命对于风储联合发电系统运行可靠性、经济性都有着至关重要的影响。鉴于此，如何有效提高风电接入能力，扩大并网规模，延长储能电池使用寿命，成为风储联合并网系统协调控制策略研究中的关键问题。

发明内容

本发明的目的旨在针对风电并网由于波动性与间歇性造成电网波动以及储能电池使用寿命短的问题，提供一种基于储能系统的风电并网协调控制装置及方法，对风电输出进行相应的协调控制，解决大规模风电并网中的弃风以及电能输出不够现象，缓解大规模风电与电网消纳之间的矛盾，能够最大限度地利用风电资源，有效提高风电并网规模，确保并网系统的可靠运行。在此基础上，给出相应的方法延长储能电池寿命。

为了达到上述目的，本发明基于储能系统的风电并网协调控制装置采用的技术方案是：

一种基于储能系统的风电并网协调控制装置，包括电池储能单元、常开继电器、常闭继电器、降压斩波电路、升压斩波电路、端电容、变流器以及功率平滑器；其中，所述电池储能单元输出正极分成两支路，第一支路包括依次连接的第一常开继电器、第一常闭继电器以及降压斩波电路；第二支路包括依次连接的第二常开继电器、第二常闭继电器以及升压斩波电路，两路并联后输出连接端电容；端电容输出连接变流器，第一常开继电器、第一常闭继电器、第二常开继电器、第二常闭继电器构成互锁装置；所述变流器依次由三对IGBT桥臂连接而成，且变流器输入连接功率平滑器。

进一步的，所述降压斩波电路用于降低端电容电压值，使得风电机组向电池储能单元充电。

进一步的，所述升压斩波电路用于提升端电容电压值，使得电池储能单元向风电机组放电。

进一步的，所述功率平滑器用以连接在风电机组端，平滑风电机组输入到电池储能单元的功率

另外，本发明提供的如上述所述的储能系统的风电并网协调控制装置的控制方法，包括下列步骤：

(1)系统检测到风电机组输出功率大于给定目标功率时，第一支路的第一常开继电器闭合，第一常闭继电器任处在闭合状态，降压斩波电路导通，升压斩波电路关断；通过PWM控制降压斩波电路的开关管通断来降低输出端端电容的储能值，使得端电容两端电压值小于风电机组输出电压值，风电机组向电池储能单元充电；此时所述变流器充当三相桥式整流器；

(2)系统检测到风电机组输出功率小于给定目标功率时，第二支路的第二常开继电器闭合，第二常闭继电器任处在闭合状态，升压斩波电路导通，降压斩波电路关断；通过PWM控制升压斩波电路的开关管通断来提升输出端端电容的储能值，使得端电容两端电压值大于风电机组输出电压值，电池储能单元向风电机组放电；此时所述变流器充当三相桥式逆变器。

进一步的，步骤(1)中，所述控制降压斩波电路开关管通断的PWM来自于一个闭环输出；具体的，将目标功率与实际并网功率作差送入智能PI控制器作相关计算处理，智能PI控制器输出经相关转换，转变为相应的PWM波控制降压斩波电路开关管通断，进而控制风电机组向电池储能单元充电的速率，最终使得实际并网功率与目标功率基本一致。

进一步的，步骤(2)中，所述控制升压斩波电路开关管通断的PWM来自于一个闭环输出；具体的，将目标功率与实际输入电网功率作差送入智能PI控制器作相关计算处理，智能PI控制器输出经相关转换，转变为相应的PWM波控制升压斩波电路开关管通断，进而控制电池储能单元向风电机组放电的速率，最终使得实际并网功率与目标功率基本一致。