[实用新型]基于灰色模型控制的风力发电储能装置

说明书

技术领域

本实用新型主要涉及一种风力发电储能装置，特别是涉及一种基于灰色模型控制的风力发电储能装置。

背景技术

随着世界能源消耗的加快，传统能源储量的减少，风力发电这种绿色能源越来越得到重视，并具有取之不尽用之不竭的优势。世界各国都出台各项政策大力扶持风电产业，近几年我国的风电产业也得到了飞速发展，从引进技术，到自主研发，国产化率得到大幅提高，国产风电机已占主导地位。在风力发电发展的同时，由于大量间隙性和随机性风电能源注入电网，风电机的稳定性、安全性以及电网的调度管理将面临新的挑战。

大规模风电接入使电力系统面临若干挑战，为了把握风电出力变化规律，减少电力系统的不确定性，增强电力系统的安全性和可靠性,提出了采用储能装置来稳定控制输出功率的控制策略。这将为风电并网而带来的电力系统不稳定提供有效的解决方法，对于电力系统经济、安全、可靠地运行以及提高其运行效益具有特别重要的意义。

发明内容

发明目的：

本实用新型提出了一种基于灰色模型控制的风力发电储能装置，其目的是为了减少电力系统的不确定性，增强电力系统的安全性和可靠性。

技术方案：

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相连接。

所述DC/DC变换器的低压端连接超级电容器储能单元，DC/DC变换器的高压端连接AC/DC整流器和DC/AC逆变器。

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的另一端。

所述的超级电容器储能单元为超级电容器的串联、并联或串并联组合。

优点及效果：

本实用新型提出了基于灰色模型控制的风力发电储能装置，具有如下优点：

在灰色模型控制中，通过对风电输出功率进行等维新息处理，能够不断获得最新风电输出功率，解决风电随机性大、预测精度难以提高的问题；同时，为了进一步提高预测精度，针对每一次风电输出功率预测，都将对灰色模型背景值进行修正，进一步提高了预测精度；由预测出的风电输出功率与电网所需提供功率比较的结果来控制超级电容器储能装置充电及放电，使得风力发电储能装置得到合理的利用，极大地提高电力系统的稳定性、安全性及其运行效益。

附图说明：

图1为本实用新型风力发电储能装置的结构示意图；

图2为本实用新型双向DC/DC变换器的电路结构图；

图3为灰色模型预测流程图；

图4为风力发电输出功率预测误差图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

为了充分利用风能，风电场以最大运行方式运行，将风力发电输出功率超出电网所需提供功率的部分储存起来；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，由储能设备补充，仍以电网所需功率输出，据此提高电力系统的稳定性。

如何正确把握风力发电储能控制是非常重要的，如何认定在何时开始储能及何时开始释放对储能系统起着至关重要的作用。自然界风的变化是很难预测的，风速和风向的变化影响着风力发电机的出力。在灰色模型控制中，通过对风电输出功率进行等维新息处理，能够不断获得最新风电输出功率，解决风电随机性大、预测精度难以提高的问题。同时，为了进一步提高预测精度，针对每一次风电输出功率预测，都将对灰色模型背景值进行修正，进一步提高了预测精度。