风光储混合系统的协调优化控制

《风光储混合系统的协调优化控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第３６卷第１４期Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．１４２０１２年７月２５日Ｊｕｌｙ２５，２０１２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．１４．０１９风光储混合系统的协调优化控制刘霞，江全元（浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市３１００２７）摘要：为解决光伏和风电场的输出功率剧烈波动引起的电能质量下降和电网电压波动的问题，提出了利用复合储能技术分别平抑风光联合发电系统的输出功率在不同时段内的波动。在平抑功率波动过程中，提出了可变时间常数控制，不断实时优化低通滤波器的时间常数，实现了对储能系统充放

2、电功率的灵活、快速控制，改善了储能系统的运行，减小了储能容量；同时提出最大输出功率限制控制保护储能运行在合理的范围。通过建模仿真验证了控制方法的有效性。关键词：蓄电池；光伏发电；风力发电；协调控制；超级电容器；混合储能；可变时间常数控制０引言术成熟、价格便宜、蓄电容量较大、充放电周期较长，但是不能频繁地充放电，适合稳定数分钟至几十分风能和太阳能具有储量丰富、无污染、可再生等钟内的长周期、大容量的功率波动。超级电容器充优点，但是，风力发电和太阳能发电具有间歇性和随放电电流较大、充放速度很快、寿命长（可达１

3、００万机性的特点，会导致电网电压的波动，同时风光联合次以上），但一般容量较小，非常适合需要短时频繁发电系统输出功率过大，超过负荷要求时，会导致系充放电的场合。因此，本文采用铅酸电池和超级电统频率上升等问题。在直流母线或者交流系统中配容器组成的混合储能系统合理搭配，分别平抑长周备一定的储能，可提高电网运行的安全性和稳定性。期和短周期的波动。［１］电力系统中的储能技术形式多样。文献［２］提出利用超级电容器平抑风电场功率波动，但超级１风光储系统构成与元件控制电容器价格昂贵，其容量在满足要求的情况下很不本文中的

4、风光储混合系统主要包括风力发电和经济。文献［３］比较了不同的储能在改善风电场输光伏阵列，以及由蓄电池和超级电容器组成的储能出中的应用。目前对间歇式新能源输出功率的平抑系统，整个系统结构如图１所示。控制，主要有２种方式：一是通过直接控制分布式电源本身，改善其输出功率特性，如文献［４］提出通过风力机桨距角控制减缓其输出功率波动性；二是通过一阶固定时间常数滤波，文献［５］提出了加入电池荷电状态（ＳＯＣ）反馈控制的一阶滤波控制方法来平抑风电场的功率，文献［６］采用飞轮储能平抑短周期内功率波动，采用了随机动态优化

5、控制的一阶滤波。本文针对风光联合发电系统输出功率变化大、变化［７］频繁的特点，采用多元复合储能技术，将具有快速响应特性的储能系统和具有大容量储能特性的储能系统联合使用以平抑功率波动，这不仅可以优化储能系统的运行，延长系统寿命，而且可以使系统获得更好的技术性能和经济指标。其中，铅酸蓄电池技收稿日期：２０１１－０７－１４；修回日期：２０１２－０２－２７。图１风光储混合系统结构国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｈｙｂｒｉｄ（２００９ＡＡ０５Ｚ２２１）；浙江省科技计划

6、资助项目ｗｉｎｄ－ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ－ｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍ（２００９Ｃ３４０１３）；浙江省自然科学基金资助项目（Ｒ１０８００８９）。—９５—２０１２，３６（１４）光伏电池采用最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）控制，经过ＭＰＰＴ控制后输出的直流电经过并网逆变器［８］接入到三相交流电网中。永磁直驱风力发电系［９－１０］统将捕获到的风能转化为频率、幅值变化的三相交流电，再经过转子侧整流器、网侧逆变器两级背靠背交直交变流器变换成与电网同步的三相交流电后接入电网。储能元件并网系统均采用直直双向变换

7、电路和直交逆变电路两级控制结构，这种结构的优点在于：功率流动方向和大小与功率并网输出分别由前后两级独立控制，控制器设计简单。前级ＤＣ／ＤＣ双向变换电路控制储能充放电功率的大小和方向，后级并网逆变器将直流母线上的直流电逆图２功率波动平抑控制策略变成与电网同步的交流电，同时实现直流母线电压Ｆｉｇ．２Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｐｏｗｅｒｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ的稳压功能。为了节省储能设备的容量，优化储能设备的运［１１］蓄电池模型用经典的ＣＩＥＭＡＴ模型，主要行，同时保证各种储能设备都在

8、合理的范围内运行，由电压源和一个可变内阻２个参数来描述电池特在利用储能平抑功率波动控制过程中，本文提出最［１２－１３］征。超级电容器的模型采用一阶线性ＲＣ模大功率限制控制和变时间常数控制。型，等效电路包括理想电容器、等效串联内阻２．１最大功率限制控制（ＥＳＲ）、等效并联内阻（ＥＰＲ）。对于分布式储能单为了保护储能设备，防止过度充放电，对充放电［１４－１５］元，所有元件都通过双向ＤＣ／ＤＣ变换电路与功率进行了上下限的限制，即在惯性过滤器外部设