电池储能平抑短期风电功率波动运行策略_娄素华.pdf

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1、第38卷第2期Vol．38No．22014年1月25日Jan．25，2014DOI:10．7500/AEPS201212049电池储能平抑短期风电功率波动运行策略111121娄素华，吴耀武，崔艳昭，易林，王建军，侯婷婷(1．强电磁工程与新技术国家重点实验室，华中科技大学，湖北省武汉市430074;2．国网上海市电力公司经济技术研究院，上海市200002)摘要:为了改善风电场出力特性，提出了一种新的电池储能平抑风电场出力短期波动的运行控制策略———超前控制策略。超前控制策略基于当前的简单控制策略，

2、考虑了未来的风电出力波动对储能装置的当前充放电行为的影响，是一种具有前瞻性的方法。在超前控制策略中，引进了风电预测可信周期的概念，并通过滚动优化计算实现电池储能的动态控制。该方法可降低储能电池的荷电状态约束对其充放电行为的影响，可有效提高储能电池的利用效率。利用该运行控制策略对某大型风电场与电池储能联合运行系统的出力特性进行了研究，结果证明了该策略的有效性。关键词:风电波动率;电池储能系统;超前控制策略;短期波动0引言滤波时间常数，从而将风—储联合输出1min级和30min级功率波动限定在规定范

3、围内。文献［11-随着能源危机和环境污染问题的日益突出，世12］采用基于电池荷电状态(SOC)反馈的控制方式界各国大力发展风力发电，中国已有越来越多的大来修正风—储联合系统中电池出力的大小，以避免型风电场相继并网运行。与常规电源相比，风能是电池出现过充过放，但存在不能连续平滑调节的缺一种随机性、间歇性能源，而且目前风电出力预测精［1］点。度不高，这些特点导致风电场不能提供持续稳定然而，目前的研究方法大都是即时调节，即只根的可控功率，发电可调度性差，大规模的风电并网将据当前时刻的风电出力波动来确定

4、储能的出力，而对系统的调峰调频、安全稳定、电能质量等产生重大很少考虑未来的风电功率波动对当前时刻储能的充影响。因此，改善风电场的电能质量，提高风电场输放电行为的影响;实际上储能系统当前的充放电策出功率稳定性的研究越来越受到重视。略不仅会改变当前风—储联合系统的出力，而且很目前，采用储能系统与风电场配合运行已成为［2-4］可能影响其未来的波动平抑能力，进而影响未来时平滑风电场出力功率波动的重要途径之一，国内刻的风—储联合输出功率的平滑性。外已有一些相关的研究成果。文献［5-7］研究了采降低风电出力

5、的变化速率，需要配备具有功率用飞轮等快速响应的储能装置调节风电单机出力波快速响应能力的储能装置，而对储能容量的要求一动的控制方法，实验证明有良好的平滑效果，但此类般不高。研究发现，BESS能够快速、独立地调节有控制方法尚不能用于大型风电场。文献［8-9］利用功功率，补偿功率不平衡量。另外，电池储能电站还电池储能来减小风电场的输出功率波动对电网的影具有能量密度高、转换效率高、建设周期短、站址适响，建立了基于异步发电机的风力发电系统和基于应性强等优点。因此，本文选取BESS作为储能系等效电路的电池储

6、能系统(batteryenergystorage统与风电场联合运行。system，BESS)数学模型，并设计了一种控制器。其鉴于此，本文着眼于应用BESS平抑风电功率研究的重点是BESS的电路参数的设定以及控制器的分钟级波动，提出了一种新的BESS平抑风电功的控制信号的调节策略。文献［10］采用一阶低通率短期波动的运行控制策略———超前控制策略，从滤波原理平抑风电出力波动，基于双时间尺度优化而更好地平抑风电短期波动，提高风电出力质量，增强风电的并网能力。超前控制策略在简单的控制策收稿日期:201

7、2-12-07;修回日期:2013-08-12。略的基础上，通过引进风电预测可信周期，考虑了未国家自然科学基金资助项目(51207062);国家自然科学基金来的风电功率波动对储能电池当前的充放电行为的重点项目(50937002);华中科技大学自主创新研究基金资助影响，是一种具有前瞻性的方法。通过算例分析，验项目(2013TS057)。证该方法对风电功率的短期波动的平滑效果。—17—2014，38(2)1风—储联合系统测的不准确性。2)功率波动ΔP:当风电功率的采样间隔为Δt在风电场侧配置电池储能

8、装置，使电池储能与时，任一时刻与前一刻的采样值之差为风电的Δt波风电场协调出力，构成风—储联合运行的系统，其原动率(如10min波动率)。则风—储联合系统的功率理见图1。波动为:ΔPZ(t)=PZ(t)－PZ(t－Δt)(2)式中:t为运行周期内的任意时刻;PZ(t)为t时刻的风—储联合出力。3)目标波动率Det:目标波动率是指风电接入电网准则中允许风电出力波动的上限，即通过BESS的平滑，尽量将风电波动控制在(－Det，Det)以内。它是制定BESS充放电策略的基本依据之一，即

9、PZ(t)－P