带储能的双馈风力发电系统控制策略

发布时间：2019-10-09 15:39

【摘要】：提出了一种将储能装置接入传统双馈风力发电系统背靠背变换器直流侧的新型双馈风力发电系统,通过对已有的背靠背变换器实施功率控制策略,可以有效地抑制风速随机化引起的风力发电系统并网点输出功率的波动。在分析系统构成及功能的基础上,提出了背靠背变换器相应的功率控制策略,并根据所建立的新型双馈风力发电系统的控制模型,在EMTDC/PSCAD仿真环境以及3kW双馈风力发电系统实验平台下进行了详细的研究和分析。研究结果表明,在风速波动的情况下该系统能够按照优化控制策略得到平滑的功率输出,实现风速的去随机化过程。
【图文】：

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图１传统双馈风力发电系统框图Ｆｉｇ．１ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＤＦＩＧｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ从端口特性分析，若将双馈式感应发电机和背靠背变换器作为一个整体考虑（如虚线框所示），该系统可看成一个单输入单输出系统。进一步从能量流动的净功率概念出发，风力机从风能中转换得到的随风速波动的机械功率Ｐｍ在忽略各种损耗后，即为风力发电系统并网点输出功率：ＰＡ＝Ｐｍ（１）新型双馈风力发电系统是将储能装置接入传统双馈风力发电系统背靠背变换器直流侧，如图２所示。图２新型双馈风力发电系统框图Ｆｉｇ．２ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｎｏｖｅｌＤＦＩＧｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ从端口特性的能量流动关系分析，若仍然将双馈式感应发电机和背靠背变换器作为一个整体考虑，新型系统则可看成为一个双输入单输出的系统。其输入是风力机提供的机械功率和储能装置提供的补偿功率的叠加，输出为并网点功率。储能系统既提供ＲＳＣ按最大风能跟踪控制要求所需的转差功率，又能通过ＧＳＣ对并网点提供补偿的有功功率。从能量流动的净功率概念出发，，此时并网点输出有功功率可表达为：ＰＡ＝Ｐｍ＋Ｐｅｓｓ（２）式中：Ｐｅｓｓ为储能装置提供的补偿功率。从式（１）、式（２）可以看出，传统的双馈风力发电系统中由风速引起的机械功率波动必然会导致并网点输出功率的波动；而新型双馈风力发电系统中，控制储能装置与电网交换的有功功率可对传统方式下并网点的功率波动进行补偿，从而有可能在并网点获得平稳的输出功率。另一方面，从背靠背变换器所能控制的功率流动情况来看，如图２所示，并网点Ａ的有功功率流动

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１传统双馈风力发电系统框图Ｆｉｇ．１ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＤＦＩＧｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ从端口特性分析，若将双馈式感应发电机和背靠背变换器作为一个整体考虑（如虚线框所示），该系统可看成一个单输入单输出系统。进一步从能量流动的净功率概念出发，风力机从风能中转换得到的随风速波动的机械功率Ｐｍ在忽略各种损耗后，即为风力发电系统并网点输出功率：ＰＡ＝Ｐｍ（１）新型双馈风力发电系统是将储能装置接入传统双馈风力发电系统背靠背变换器直流侧，如图２所示。图２新型双馈风力发电系统框图Ｆｉｇ．２ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｎｏｖｅｌＤＦＩＧｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ从端口特性的能量流动关系分析，若仍然将双馈式感应发电机和背靠背变换器作为一个整体考虑，新型系统则可看成为一个双输入单输出的系统。其输入是风力机提供的机械功率和储能装置提供的补偿功率的叠加，输出为并网点功率。储能系统既提供ＲＳＣ按最大风能跟踪控制要求所需的转差功率，又能通过ＧＳＣ对并网点提供补偿的有功功率。从能量流动的净功率概念出发，此时并网点输出有功功率可表达为：ＰＡ＝Ｐｍ＋Ｐｅｓｓ（２）式中：Ｐｅｓｓ为储能装置提供的补偿功率。从式（１）、式（２）可以看出，传统的双馈风力发电系统中由风速引起的机械功率波动必然会导致并网点输出功率的波动；而新型双馈风力发电系统中，控制储能装置与电网交换的有功功率可对传统方式下并网点的功率波动进行补偿，从而有可能在并网点获得平稳的输出功率。另一方面，从背靠背变换器所能控制的功率流动情况来看，如图２所示，并网点Ａ的有功功率流动又
【作者单位】：国网湖南省电力公司经济技术研究院;华中科技大学电气与电子工程学院;
【基金】：国家自然科学基金重点项目(50837003) 国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2009CB219701)~~
【分类号】：TM614

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