[发明专利]用于平抑风力发电功率波动的混合储能控制系统及方法

说明书

本发明提供一种用于平抑风力发电功率波动的混合储能控制系统及方法，属于风力发电技术领域，利用零相移低通滤波器来检测并网的目标功率，和动态分配超级电容和全钒液流电池的功率，相比一阶低通滤波器而言，分解后得到的低、中、高频功率的耦合量很少，分辨率很高，储能装置工作在各自的充放电频率范围内，减小了充放电功率的大小，对于改良储能装置的容量，提高储能装置的使用寿命具有重要意义。同时，直驱风电发出的有功功率，在混合储能系统的平抑下，无论是在最大功率追踪下还是在限功率控制模式下都能平滑的并入电网，实现了直驱风机能够响应电网调度指令的有功功率控制。

本申请是名为《用于平抑风力发电功率波动的混合储能控制方法及系统》的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2020年03月09日，申请号为202010158879.8。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种用于平抑风力发电功率波动的混合储能控制系统及方法。

背景技术

由于气候与地理环境等因素的影响，风电出力具有随机性、间歇性，由于风电波动波动功率中包含有高频、中频和低频的混合功率，如果没有经过处理，大规模的风电直接并入电网中进行使用，容易造成风电功率波动，进而对电网产生电能质量、电压稳定以及电网调度等影响，成为了制约风电场装机容量的主要因素之一。发展迅速的新型储能技术逐渐具备大容量、长寿命、低成本的优点。目前常用的方法采用一阶低通滤波器算法或变时间常数一阶低通滤波器算法分解风电功率，由于其相位滞后造成分解的高、中和低频功率分辨率较差；如果采用小波包分解法和经验模态分解法分解风电功率分辨率很高，但不能用在实时控制的平抑风电功率波动的环境下。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种用于平抑风力发电功率波动的混合储能控制系统及方法，以解决现有技术中不能在快速、准确的分解功率的同时减小混合储能的容量、降低成本、提高平抑的效果的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于平抑风力发电功率波动的混合储能控制系统，包括：

网侧变换器，输出端与电网连接，用于将低频风电功率并入电网；

全钒液流电池组，设置在风力发电机侧，且输出端与风力发电机的输入端连接；

超级电容器组，设置在电网侧与发电侧之间，且输出端连接至直流电压；

第一零相位低通滤波器，与所述网侧变换器连接，用于实时接收风电功率信号，并对所述风电功率信号进行滤波，将所述风电功率信号分解为低频功率信号及吸收功率信号，将所述低频功率信号发送至所述网侧变换器的输入端；所述吸收功率信号为滤除低频功率信号的风电功率信号；

第二零相位低通滤波器，分别与所述第一零相位低通滤波器、所述全钒液流电池组及所述超级电容器组连接，用于对所述吸收功率信号进行滤波，将所述吸收功率信号分解为中频功率信号及高频功率信号，并将所述中频功率信号发送至所述全钒液流电池组的输入端，将所述高频功率信号发送至所述超级电容器组的输入端；

所述第一零相位低通滤波器及所述第二零相位低通滤波器的频率响应为：

其中，为响应频率，a₀和a_k为系数，ω为风力发电机的转速，N为滤波器系数的长度，T_s为滤波器的采样时间，第一零相位低通滤波器的采样时间为0.03s，第二零相位低通滤波器的采样时间为0.003s；

最大功率跟踪模块，输入端与电网及所述第一零相位低通滤波器连接，输出端与直驱风力发电机连接，用于在无电网调度指令，或有电网调度指令且所述低频功率信号小于电网调度限定功率时，控制直驱风力发电机以最大功率跟踪工作模式运行；