基于超级电容储能的风电场功率调节系统建模与控制

随着风电装机容量的不断提高,风电输出功率的波动性给电网带来的不利影响越来越得到重视。文中介绍一种基于超级电容储能的风电场功率调节系统,利用超级电容器组作为储能元件,平抑风电场有功、无功功率波动,维持风电场输出端电压,降低风电场对电网电能质量的影响。基于功率调节系统的结构特点和工作原理,提出了一种网级控制、超级电容能量管理和变流器控制相结合的控制策略,并建立了变流器的动态小信号模型,进行了环路控制器设计。利用仿真软件PSCAD/EMTDC对系统的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了该装置具有良好的运行性能。     

平抑算法对风电并网平滑度判据标准研究

风电场并网母线出口侧建设储能系统,能平抑风电有功功率波动,使风电有功功率满足国家电网风电并网标准。分析了3种不同的储能系统的风电有功功率波动平抑算法对风电并网平滑度的判据,针对装机容量50 MW的风电场限定了其并网功率在1 min和10 min内功率波动的最大变化率,并对风电系统输出功率的平滑度判据标准和储能系统最大功率及配置容量进行了比较,结果认为模型预测控制平抑算法对风电并网平滑度效果较好,经济性更优。     

风电场储能工程应用研究

目前新能源建设和电网消纳送出矛盾日益凸显,大规模风电并网不仅需加强电网建设以提高消纳能力,还应从电源侧寻求解决方案,通过新技术应用推进新能源发电技术进步,建设电网友好型风电场。风电场配置储能系统可以有效提高风电场输出功率的可控性与稳定性,改善风电场对电网备用调节容量的需求,更加适应电力系统调度及电网安全稳定运行的需要。储能系统也可作为有效电源进行调度管理,以提高电网的调节能力。文章针对储能在风电场侧应用,围绕储能规模配置方法、储能获取收益方式、储能应用关键问题进行了研究。     

平抑风电出力的风储系统控制策略

为了平抑风电出力,采用了双层模糊控制优化策略的风储系统。首先,利用小波包将风电场出力进行分解,得到平抑目标功率和储能系统充放电初级参考指令。接着,根据储能设备的荷电状态和充放电初级参考指令利用模糊控制对储能设备的荷电状态进行调节。然后,利用第二层模糊控制实现储能设备之间的能量相互流动,优化储能设备的充放电功率指令,改善对风电功率波动的平抑效果。最后,在Matlab/Simulink中搭建了风储系统模型,通过仿真验证了双层控制优化策略的有效性。研究结果为风力发电储能系统设计提供参考。     

基于可控超导储能的波动负载补偿

提出了一种应用可控超导储能（SMES）装置对波动负载进行补偿的方法。它可以使电网输入的有功功率保持恒定，同时对负载的无功功率进行补偿以提高功率因数。为了有效地进行功率控制，SMES装置的变流器采用电流源型的拓扑结构并与负载并联连接，同时采用闭环控制方法以提高系统的动态性能。为减小交流电流谐波成分，采用了优化脉宽调制开关策略。最后给出了一套20 kJ/15 kW SMES 装置的仿真和实验结果。     

一种用于分布式发电系统的有功功率补偿模型

针对高穿透率的分布式发电系统将给电网带来的电能质量等一系列问题,提出一种用于并网分布式发电系统的有功功率补偿模型。该模型利用兼具多种储能技术优点的混合储能系统来补偿分布式电源产生的功率波动,具有补偿功率高、储能容量大的性能优势。模型中提出了基于能量预测的动态能量优化算法以提高储能设备的利用效率,利用模糊控制得出储能设备的补偿功率给定值。仿真分析验证了该模型的有效性,在提高补偿性能的同时可观地降低了储能设备的容量需求,从而节约了成本,具有实际应用价值,可用于改进现有储能系统。     

不同时间尺度风储耦合特性研究

以平抑并网风电场输出功率波动,合理经济配置储能装置为目的,基于新疆某风电实测数据,运用概率统计对不同时间尺度风电出力波动特性进行分析。根据风电功率波动规律制定平抑目标,分析储能平抑不同时间尺度风电输出功率波动所需功率和容量,为合理选取平抑风电功率波动所需储能装置提供参考。     

台风下调节海上风电爬坡预防控制模型

考虑台风天气对海上风电场的影响，提出了储能参与电网调节的海上风电梯次停运方案，缓解了台风天气对大规模海上风电并网的危害。基于发电机容量及爬坡率的调节能力，根据气象台的台风数据建立了Yan Meng风场模型，能够预测海上风机梯次停运时间，从而延缓海上风电功率爬坡，提前调度火电机组的出力和优化储能配置。在IEEE-RTS24节点系统进行仿真验证，采用CPLEX进行求解，对比了3个不同策略下火电机组不同的出力特性，结果表明所提模型可实现系统安全稳定运行，同时减少系统运行成本。     

分散励磁与超导储能装置的干扰抑制控制

提出了一种新的设计多机电力系统中励磁和超导储能装置的分散L₂增益干扰抑制控制器的方法。文中首先建立了含超导储能装置的多机电力系统的动态模型，继而利用递推方法设计励磁和超导储能装置的增益干扰抑制控制器，所得控制器可以利用本地测量量实现。计算机仿真结果说明了所设计的控制器可以提高系统的暂态稳定性，显著改善系统的动态性能。     

电压不对称条件下并联电压源型SMES的触发方式

电压不对称条件下超导磁储能（SMES）的触发控制一直是个值得关注的问题。对称触发的SMES会向系统注入负序电流及以二倍频波动的功率。目前关于电压源型变换器不对称触发控制都是以消除负序注入电流为控制目标。文中在详细阐述不对称触发的研究背景的基础上，提出了可以消除有功功率二倍频波动的不对称触发。仿真计算结果表明，采用不对称触发后，SMES向系统注入的有功功率的平均值接近于系统的有功功率需求，二倍频分量幅值也明显降低。