[发明专利]一种平抑风电场功率波动的控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别涉及一种平抑风电场功率波动的控制装置及方法。

背景技术

风力发电是当今社会除水能发电以外的可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式。由于风能是一种间歇性能源，且风速预测存在一定的误差，故产生的电功率具有间歇性和不稳定性，这也会对当地电网的电能质量产生影响。因此，研究并网风电场的功率特性以及改善风电场发电的稳定性，抑制风电引起的功率波动等问题成为风电并网运行中的重要问题。

目前，研究人员已经提出了多种解决方案，一是通过调节风力涡轮机的运行状态来平滑其输出功率，但该方法对风速波动较大的风电场的功率调节能力有限；二是采用无功补偿器可快速补偿无功功率，维持风力发电机组发电接入点电压的稳定，但此方法不能调节风电场输出的有功功率。而采用风电配套的液钒电池储能系统则可以控制风力发电输出的有功功率和无功功率，此储能系统不仅可用于电力调峰，使风力发电单元作为调度机组单元运行，而且具备向电力系统提供频率控制、快速功率响应等辅助服务的能力。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种平抑风电场功率波动的控制装置及方法。以经过控制器一阶滤波处理后的风电场有功功率和参考补偿量之和作为有功功率调节的目标值，将液钒电池储能系统配置在风电场变电站低压侧，液钒电池储能系统对整个风电场的功率波动进行平抑控制，对风电场进行集中控制和调节。

本发明装置包括风力发电机组、控制器、AC-DC滤波器、DC-AC逆变器、液钒电池储能系统、检测模块1和检测模块2；

检测模块1和检测模块2分别连接风力发电机组和三相电网，AC-DC滤波器和DC-AC逆变器的交流侧连接三相电网，检测模块1是检测风电场输出电压和电流信号，检测模块2是检测输入电网的电压和电流信号，在拓扑结构上，AC-DC滤波器和DC-AC逆变器是接在检测模块1和检测模块2之间的。液钒电池储能系统连接AC-DC滤波器和DC-AC逆变器，控制器分别连接检测模块1、检测模块2、AC-DC滤波器、DC-AC逆变器和液钒电池储能系统。

本发明平抑风电场功率波动的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、设置风电配套液钒电池储能系统的初始参数，包括单体液钒电池的充电电压上限值和放电电压的下限值；

由控制器给出初始化指令，设定单体液钒电池充电电压的上限值和放电电压的下限值，由控制器给出指令，使其工作状态如下：若风电配套液钒电池储能系统的充电电压大于其充电电压的上限值，则停止充电；若风电配套液钒电池储能系统的放电电压小于其放电电压的下限值，则停止放电，即令电池输出和输入的有功功率给定电池输出和输入的无功功率给定

步骤2、确定风电配套液钒电池储能系统电站的容量配置；

设风电场有功功率输出为P_wind，风电场功率经液钒电池储能系统平抑后的有功功率给定值是通过控制器一阶滤波得出。则风电场经一阶巴特沃斯滤波器的期望输出功率为其中，S是复频率。而电池储能系统电站的输出功率为其有功功率期望输出值与风电场有功功率输出值之差液钒电池储能系统电站的容量为其输出功率对时间的积分，因此得到了液钒电池储能系统电站容量与风电场输出功率的关系：即Eess=161+16sPwind;]]>

步骤3、检测模块1和2采集风电场实际输出的电压和电流信号，得出风电场输出功率P；

步骤4、确定经液钒电池储能系统滤波后的风电场有功功率参考信号