[发明专利]一种平抑风电功率波动的混合储能控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种平抑风电功率波动的混合储能控制系统及控制方法，包括功率平滑采集单元和混合储能协调控制单元，所述功率平滑采集单元实时获取风电机组功率，与风电机组功率输出期望值比较后，经过限幅处理后，发送至混合储能协调控制单元；混合储能协调控制单元根据功率偏差值进行卡尔曼自适应低通滤波获取风电机组功率输出值，第一模糊控制器输出为卡尔曼低通滤波器时间常数；第二模糊控制器获得卡尔曼低通滤波器输出功率和储能电池荷电状态SOC后，对混合储能系统功率输出值进行修正，经过限幅环节后储能电池和超级电容获取最优功率输出，避免电池过度充电或过度放电，以保证储能系统安全运行和风电功率波动最佳平抑效果。

技术领域

本发明涉及一种平抑风电功率波动的混合储能控制系统及控制方法。

背景技术

随着风电大规模并网，其功率波动对电网的冲击越来越突出。而储能系统具有的短时快速吸收和释放能量的特点，能够有效弥补风电输出功率间歇性、波动性的缺点，因此在风力发电并网系统中配置储能系统已经成为平抑风电输出功率波动的有效手段之一。

由于储能系统成本较高，如何选择最大发挥储能系统的经济利用价值，同时提高储能系统使用寿命，成为风电运行企业急需考虑的问题。混合储能系统可以对风电场输出功率中某一特定频段的波动成分进行补偿，从而实现风电功率波动平抑。将储能设定功率分为频繁波动部分和平滑部分，分别由超级电容和储能电池承担，可以实现对平抑需求的快速响应。混合储能系统设定功率可以由风电场实时输出功率经滤波器得到。

现有风电功率平抑方法一般采用固定时间常数的低通滤波器，当风电机组功率、储能系统工况等特性发生变化时，低通滤波器不能主动去调节滤波时间常数，从而不能实现最佳的风电功率平抑效果；不能综合考虑平滑效果和电池的荷电状态SOC、超级电容的安全工作电压是电池储能系统的重要参数指标，这些都对储能电池的效率、寿命产生直接的影响。

专利《一种基于模糊控制规则的微电网混合储能系统功率分配方法》针对微电网提出基于模糊控制规则的微电网混合储能系统功率分配方法，但没有考虑电池荷电状态的变化率和储能系统功率调整中的限幅处理；专利《一种平抑风电功率波动的电池储能系统的模糊控制方法》利用模糊控制和结合储能系统的SOC来与低通滤波来进行控制，但没有考虑电池荷电状态、超级电容安全工作电压等约束条件，储能系统充放电功率需要功率最优动态调整。

因此，如何在保证储能电池处于正常荷电状态SOC、超级电容安全工作电压内，既实现混合储能系统最佳平抑间歇式能源功率波动效果，又能针对不同充放电特性的储能设备进行功率最佳分配，是实现混合储能风电功率平抑的关键。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种平抑风电功率波动的混合储能控制系统及控制方法，本发明能够实现混合储能系统的功率最优、经济运行、寿命最佳等，同时避免了储能设 备的过充过放、变流器自身保护等，提高风电功率波动效率，减少大规模风电功率波动对电网的冲击。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种平抑风电功率波动的混合储能控制系统，包括功率平滑采集单元和混合储能协调控制单元，功率平滑采集单元，包括实测风机机组功率采集模块、计算模块和限幅管理模块，混合储能协调控制单元包括卡尔曼自适应低通滤波模块、第一模糊控制器、第二模糊控制器、SOC动态最优调整模块和功率最优分配模块，其中：

所述实测风机机组功率采集模块，实时采集风电机组功率实测值，传递给计算模块；

所述计算模块，用于将实测值与设定的期望功率进行差值比较，将差值功率传输给混合储能协调控制单元；

所述限幅管理模块，用于预防风电机组功率超限，限值管理器考虑风电机组功率波动的最大功率波动范围，设定最大最小功率波动范围，以保证风电机组功率波动和波动率在正常范围内；