[发明专利]基于灰色模型控制的风力发电储能装置及方法

权利要求书

1.一种基于灰色模型控制的风力发电储能装置，建立在风电场与电网之间，其特征在于：该储能装置主要由控制单元、AC/DC整流器、DC/AC逆变器、双向DC/DC变换器及储能用的超级电容器储能单元构成；控制单元分别连接AC/DC整流器、DC/AC逆变器和双向DC/DC变换器，AC/DC整流器与DC/AC逆变器之间连接有双向DC/DC变换器，双向DC/DC变换器与超级电容器储能单元（1）相连接。

2.根据权利要求1所述的基于灰色模型控制的风力发电储能装置，其特征在于：所述DC/DC变换器的低压端连接超级电容器储能单元（1），DC/DC变换器的高压端连接AC/DC整流器和DC/AC逆变器。

3.根据权利要求1所述的基于灰色模型控制的风力发电储能装置，其特征在于：所述双向DC/DC变换器用于实现直流低压侧超级电容器储能单元与直流高压侧之间的能量转换，其电路结构为：超级电容器储能单元（1）一端连接电感L的一端，电感L的另一端分别连接绝缘栅双极晶体管S₁的发射极、绝缘栅双极晶体管S₂的集电极、二极管D₁的正极、二极管D₂的负极，绝缘栅双极晶体管S₁的集电极与二极管D₁的负极连接电容C的一端，电容C的另一端连接绝缘栅双极晶体管S₂的发射极、二极管D₂的正极和超级电容器储能单元（1）的另一端。

4.根据权利要求1、2或3所述的基于灰色模型控制的风力发电储能装置，其特征在于：所述的超级电容器储能单元（1）为超级电容器的串联、并联或串并联组合。

5.一种如权利要求1所述基于灰色模型控制的风力发电储能装置储能方法，其特征在于：为了充分利用风能，风电场以最大运行方式运行，采用改进的灰色模型根据风电场前若干时刻的输出功率预测出未来时刻的输出功率，将                                               与电网需要风电场提供的功率进行比较，超出电网所需提供的功率部分进行储存，当风速下降后，风电场的输出功率达不到电网所需提供功率时，低于电网所需提供的功率将由储能装置补充，仍以电网所需功率输出；具体步骤如下：

首先针对风力发电的特点，建立改进的灰色模型对风力发电输出功率进行预测：

1）、在建立GM(1，1)模型中，令为GM(1，1)建模序列，

其中，分别为预测前个等时间间隔的风力发电输出功率数值；

2）、为了随时追踪前若干时刻的输出功率状况，每次将预测时刻前的等时间间隔的风电输出功率送入数据序列中的同时，去除一个最陈旧的数据，即

当新得到数据后，则将其置入同时去除，此时为

即进行等维新息处理；由于该灰色模型输入量为待预测风力发电输出功率的前若干时刻实际输出功率序列，能够随时追踪前若干时刻的输出功率，使得预测结果更加接近实际输出功率；

3）、将以的形式进行以下计算：进行一次累加生成序列，得到

                       

其中，，；

4）、对再做邻均值处理，得到背景值序列：

一般情况下，；                          

为了提高预测精度，进行背景值的修正，取  ；             

第一次计算时取，构造GM(1，1)灰微分方程如下：

灰微分方程的白化微分方程为：

用最小二乘法来求解参数，则

                                  

    

的灰色预测模型为：  

                           

的灰色预测模型为：

                           

其中；

将解得的参数带入，重新计算，记为；将与上一次计算所用的进行比较；如果大于给定的阈值，表明还有可能大幅度的提高精度，将代入

    

计算背景值，再一次进行建模和预测运算；否则，迭代结束，输出预测结果；

预测结果即为预测出的未来时刻的风电输出功率。