基于飞轮储能风力发电系统仿真

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1、第44卷第2O期电力系统保护与控制V_01．44No．202016年10月16日PowerSystemProtectionandControl0ct．16．2016DOI：10．7667／PSPC151820基于飞轮储能的风力发电系统仿真冯奕，颜建虎(1．南京工程学院，江苏南京211167；2．南京理工大学，江苏南京210094)摘要：针对离网式风力发电系统存在电能波动大、供电可靠性差等问题，提出采用基于无刷直流电机(BLDc)驱动的飞轮储能系统来提高离网式风力发电系统的电能质量。通过Matlab／Simul

2、ink对含有飞轮储能环节的离网式风力发电系统进行了仿真，给出仿真参数。仿真结果表明，飞轮储能系统可有效抑制风速变化带来的电能波动，保证供电的可靠性。关键词：风力发电；飞轮；离网式；无刷直流电机；仿真SimulationofwindenergygenerationsystemwithflywheelstoragesystemFENGYi，YANJianhu2(1．NanjingInstituteofTechnology,Nanjing211167，China；2．NanjingUniversityofScien

3、ceandTechnology,Nanjing210094，China)Abstract：Aflywheelenergystoragesystem(FESS)drivenbythebrushlessDCmachine(BLDCM)appliedintheof-gridwindenergygener~ionsystem(WEGS)isadoptedtosolvetheelectricityfluctuationandthepowersupplyreliabili够intheof-gridWEGS．Theoff-

4、gridWEGSincludingaFESSdrivenbyaBLDCMissimulatedbyMatlab／Simulink，andtheparametersaregiven．ThesimulationresultshowsthattheFESSisefectivetoeliminatethefluctuationofenergycausedbywindvelocityvariationSOastoensurethereliabilityofpowersupply．Thisworkissupportedb

5、yNationalNaturalScienceFoundationofChina(yo．51407094)．Keywords：windpowergeneration；flywheel；of-grid；BLDCM；simul~ion高功率密度的优点，故常用它作为驱动飞轮的电0引言机【5一l。美国、英国、德国、日本、瑞士、加拿大等风力发电系统分为并网型和离网型两种形式llJ。国家已就飞轮储能技术在风力发电、太阳能发电、在偏远地区，离网型风力发电系统更有应用价值。电动汽车、不问断电源、卫星姿态控制等方面的应由于风速

6、具有随机性，发电机发出的电能有很大的波用开展了广泛的研究L5J。国内的清华大学、华北电动，故需要储能环节来提高电能质量。飞轮储能系统力大学、中科院电工所、北京航空航天大学、南京以其能量密度高、效率高、寿命长、维护费用低、无航空航天大学、东南大学等科研机构和高校已有从污染等优点，成为解决电能波动问题的理想选择I2_。事与飞轮研究相关的工作【2J。清华大学的黄宇淇等飞轮储能系统主要由大转动惯量的转子、电动／研究了飞轮并联运行于放电模式时的控制策略，并发电机、电力转换器组成。飞轮储能的基本原理是：进行了仿真。随后提

7、出了飞轮储能能量回馈控制的电能充足时，电机电动运行，由电能驱动飞轮升速，新方法“新六拍PWM”，缩短了电流的建流时间，电能转变为机械能储存；电能短缺时，电机发电运进行了仿真与实验验证【6J。深圳航天科技研究院的行，飞轮的动能转换成电能，飞轮减速。无刷直流蒙永民等先后对飞轮的充电过程和放电过程进行了电机(BLDCM)具有控制简单、调速范围宽、高效率、仿真研究L8j，放电时额外增加了升压电路。河海大学的陈定宙分别建立了永磁同步电机充电过程和放基金项目：国家自然科学基金青年基金项目(51407094)；江电过程的仿

8、真模型，未涉及发电机部分lJ。文献[11]苏省自然科学基金青年基金项目(BK20140785)；南京工程学给出了一般的飞轮控制的流程图，并对直流母线及院引进人才科研启动基金资助项目(YKJ201534)飞轮和负载的部分进行了仿真。文献[12]提出了一冯奕，等基于飞轮储能的风力发电系统仿真一95一种无传感器的磁场定向控制算法，进行了仿真和实式中：为输入功率；C尸为风能利用系数；为叶验验证。华北电力大学