[发明专利]平抑风电功率波动的混合储能分频协调控制器及实现方法

说明书

本发明公开了平抑风电功率波动的混合储能分频协调控制器，包括风电平滑采集单元、混合储能协调分配单元和功率指令控制单元；平抑风电功率波动的混合储能分频协调控制器的实现方法是先设置动态分频点分配储能各自功率指令，接着根据储能实时状态做出后续功率优化，最后由RBF神经网络改进的PI控制器负责指令跟踪及进一步指令调控；该方法具有更大限度利用储能空间、充分发挥储能特性、有效稳定储能荷电状态的优势，且实时更新的PI控制参数自适应于系统变化，提升了功率控制性能，可广泛应用于混合储能系统平抑风电波动。

技术领域

本发明属于风力发电工程领域，具体涉及平抑风电功率波动的混合储能分频协调控制器及实现方法。

背景技术

近年来，随着风电的大规模使用，其并网带来的波动性及间歇性愈加不容忽视。为解决风电消纳问题，储能技术得到大力发展。单一型储能由于其能量或功率限制，存在成本高或使用寿命短的不足。为更加充分地平抑风电波动，混合型储能应运而生，其将不平衡功率的低频、高频部分分别分配给能量型储能和功率型储能，有效解决了储能的经济和技术问题。

混合储能系统需通过连接变流器并入电网，变流器的控制直接影响到储能对风电的平抑效果。常见的控制策略有比例积分控制、模糊控制、直接功率控制等，但上述方法由于其参数固定、控制规则存在随机性或过于复杂等自身限制，均没有考虑系统实时变化，无法维持复杂电力系统的稳定性。除此，为确保混合储能系统安全高效运行，合理的功率分配至关重要。由于低通滤波存在滞后问题及经验模态分解容易出现模态混叠现象，小波包分解法自提出以来便得到广泛使用，但目前将小波包分解应用于混合储能系统的研究均是参考固定频率分配功率，储能荷电状态的优化也仅限于过充过放限制，不能最大限度地发挥储能各自优势。

因此，如何在储能功率分配环节考虑储能实时状态，且充分发挥储能自身特性，并在功率指令控制中快速准确完成目标跟踪，是实现混合储能风电功率平抑的关键。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了平抑风电功率波动的混合储能分频协调控制器及实现方法，实现混合储能风电功率平抑。

本发明采用的技术方案是，平抑风电功率波动的混合储能分频协调控制器，包括风电平滑采集单元，混合储能协调分配单元和功率指令控制单元；风电平滑采集单元连接混合储能协调分配单元，混合储能协调分配单元连接功率指令控制单元。

风电平滑采集单元包括风电实测采集模块、小波包分解模块、波动率计算模块；混合储能协调分配单元包括荷电状态采集及充放电优先级确定模块、动态分频模块、功率限制及功率转移模块；功率指令控制单元包括功率控制输入模块、控制参数修正模块。

风电实测采集模块，用于实时采集风电机组功率实测值；小波包分解模块，用于对风电机组功率实测值进行逐层分解，并对每层分解得到的最低频功率的波动率参照波动率要求进行比较，波动率满足后即可确定分解层数，进而将最终分解量传递给混合储能协调分配单元；

波动率计算模块，用于依照公式计算每次分解结果中最低频部分的波动率；

荷电状态采集及充放电优先级确定模块，用于测量储能各自的功率，将每小段时间的能量变化进行积分累加，得出当前的荷电状态，接着确定其充放电优先级，进而确定高低频分割点；

动态分频模块，用于依照分频点对小波包最终分解量进行分配，实现混合储能的初次功率安排；

功率限制及功率转移模块，用于防止储能过充过放，根据充放电优先级设置功率限制条件，对特殊情况给予功率援助调整，确保储能处于最佳状态，实现混合储能的最终功率分配；

功率控制输入模块，用于接收储能最终功率指令，并采集实时功率，计算出功率外环控制器输入；

控制参数修正模块，用于借助RBF神经网络辨识器对被控对象的在线辨识，根据系统实时变化进一步优化控制器参数，以实现指令跟踪的快速性及准确性。