基于飞轮储能的抑制风电机组功率波动的方法及装置

摘要

本发明提供一种基于飞轮储能的抑制风电机组功率波动的方法及装置，其将飞轮储能装置接入风电机组的功率输出点，通过调节飞轮储能系统的飞轮角速度，利用飞轮储能装置的动量增量调节风电机组出口的功率，进行消峰填谷、功率平滑，稳定出口电压。

主权项

基于飞轮储能的抑制风电机组功率波动的方法，其特征在于：本方法将飞轮储能装置接入风电机组的功率输出点，通过调节飞轮储能系统的飞轮角速度，利用飞轮储能装置的动量增量补偿风电机组出口的功率，使机组的输出功率贴近参考值，达到进行消峰填谷、功率平滑和稳定出口电压的目的；所述风电机组输出功率参考值采用基于一阶低通滤波器的方法确定，将实际的风电场输出功率曲线通过滤波器，将曲线中快速波动的部分滤掉，得到一条较为平滑的曲线，作为风电场期望输出功率曲线；基于一阶低通滤波器的控制策略是将注入电网的功率设计为式中f_c为滤波器的截止频率；则飞轮储能系统充放电参考功率为$P_{ref}=\frac{Ts}{1+Ts}{P}_w$此时，经过功率平抑后注入电网的功率的变化率和功率的平滑度都与时间常数T有关；T的值越大，注入电网的功率变化率越小，输出的功率也就越平滑；飞轮角速度采用模糊自适应变时间常数的滤波器控制方法，具体为：在传统低通滤波器的基础上，考虑飞轮的过载情况，即当所需的功率超过飞轮储能系统可以储存和释放的最大能量时，通过调节时间常数控制了飞轮系统的过载和变流器直流电压的稳定，在变时间常数的滤波器后加上一个模糊调整量，使得飞轮转速恢复到合理范围，延长了储能系统的寿命；模糊自适应变时间常数的滤波器控制方法如下：风电场发出的功率为Pw，经过传统的低通滤波器之后，计算出Pg，并由此推出P_ref；判断飞轮储能系统的工作状态P_ref是否超限，即γ(t)的大小，并执行以下公式：当ω_max≥ω≥0.9ω_max时，此时飞轮储能系统处于较高的储能状态，让飞轮储能系统充电的时候少充电，放电的时候多放电，给定功率减去一个调整值使飞轮的转速ω恢复到合理范围之内；当ω_min≤ω≤1.1ω_min时，此时飞轮储能系统处于较低放电状态，让飞轮储能系统充电的时候多充电，放电的时候少放电，给定功率加上一个调整值使飞轮的转速ω恢复到合理范围之内；最后给定值加上调整值得出了最终的飞轮功率给定值$P_{ref}^{final}=P_F^{ref}+\Delta =P_F^{ref}+\Delta P*P_{rate}.$