[发明专利]一种压缩空气储能风电混合系统及其虚拟同步控制方法

说明书

本发明公开了一种压缩空气储能风电混合系统及其虚拟同步控制方法，混合系统包括风电系统和空气储能发电系统，所述风电系统和空气储能发电系统均汇流于直流母线，并依次通过双向网侧变流器、升压变压器接入电网；当电网无法消纳风电系统输出功率时，电能存入空气储能发电系统中，当风机输出功率较低时，经空气储能发电系统发电反馈给电网。小型压缩空气储能搭配风力发电机组，有效的提高了风能的利用效率，当风电大发时，压缩空气储能通过压缩空气的方式将多余风能储存起来，风电出力不足时再释放，增强了分散式风力发电的出力稳定性和可调度性。

技术领域

本发明属于风力发电与储能领域，具体涉及一种压缩空气储能风电混合系统及其虚拟同步控制方法。

背景技术

目前国内各地正在因地制宜的开发分散式风电项目。分散式接入风电项目是指位于负荷中心附近，不以大规模远距离输送电力为目的，所产生的电力就近接入当地电网进行消纳的风电项目。分散式接入风电项目具有以下几个特征：

(1)利用电网现有的变电站和送出线路，不新建送出线路和输变电设施；

(2)接入当地电力系统110千伏或66千伏以下降压变压器；

(3)项目单元装机容量原则上不大于所接入电网现有变电站的最小负荷，鼓励多点接入；

(4)项目总装机容量低于5万千瓦。

随着各地的分散式风电、小型风电大批量的接入电网，其调峰、调频能力较弱，无法提供与容量相匹配电网惯性的劣势将被逐渐放大，甚至影响区域电网的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压缩空气储能风电混合系统及其虚拟同步控制方法，以解决现有技术中分散式风电、小型风电调峰、调频能力较弱的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种压缩空气储能风电混合系统，包括风电系统和空气储能发电系统，所述风电系统和空气储能发电系统均汇流于直流母线，并依次通过双向网侧变流器、升压变压器接入电网；当电网无法消纳风电系统输出功率时，电能存入空气储能发电系统中，当风机输出功率较低时，经空气储能发电系统发电反馈给电网。

具体的，所述空气储能发电系统包括空气压缩系统和膨胀发电系统，所述空气压缩系统和膨胀发电系统均通过双向储能侧变流器接入直流母线。

具体的，所述空气压缩系统包括压缩机系统和压缩空气储能装置，所述压缩机系统用于利用电网无法消纳的电能将空气压缩进压缩空气储能装置中。

具体的，所述膨胀发电系统包括空气膨胀发电机，所述空气膨胀发电机与所述压缩空气储能装置连通，用于利用压缩空气储能装置中的压缩空气进行发电。

具体的，所述风电系统包括风电机组和整流器，所述风电机组通过整流器接入直流母线。

具体的，所述直流母线为1200V直流母线。

本发明提供的另一个技术方案是：

一种压缩空气储能风电混合系统的虚拟同步控制方法，包括如下步骤：

将电网的当前频率f与电网的目标标称频率为f₀作差生成频率偏差信号△f；

将频率偏差信号△f作为输入信号给到内置下垂曲线的一次调频控制器，得到输出功率指令信号P_ref；

将输出功率指令信号P_ref输入内置惯性环节的虚拟同步模拟模块中，模拟普通同步发电机的惯性响应特性，得到虚拟同步模拟环节后的输出功率指令信号P_ref2；

将输出功率指令信号P_ref2输入混合系统的控制系统功率参考值输入端，完成变流器虚拟同步的控制功能。