改善风电并网电能质量的飞轮储能能量管理系统的设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106067679A(43)申请公布日2016.11.02(21)申请号201610511810.2(22)申请日2016.07.03(71)申请人东北电力大学地址132012吉林省吉林市船营区长春路169号(72)发明人李军徽毕江林穆钢严干贵(74)专利代理机构吉林市达利专利事务所22102代理人陈传林(51)Int.Cl.H02J3/30(2006.01)H02J3/12(2006.01)H02J3/24(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称改善风电并网电能质量的飞轮储能能量管理系统的设计方法(57)摘要本发明涉及一种改善风电并网电能质量的飞轮储能能量管理系统的设计方法,其特点是：随着风电渗透率显著增加，集群风电并网对电力系统电能质量尤其是电压质量带来严重影响。飞轮储能具有有功和无功独立调节能力，本发明设计了应用于改善电网电能质量场景下飞轮储能系统的能量管理优化模型，该模型以双层决策模型为基础，以改善用电质量为前提，上层利用模糊算法通过储能装置状态和风电功率波动量求解出储能装置的充放电功率，下层根据飞轮储能系统的数学模型设计了能量管理系统下层控制方案。利用该模型可以使风电-储能通过合作运行提高储能装置的利用效率，提升风电并网电能质量。具体方法科学合理，适用性强，效果佳等优点。CN106067679ACN106067679A权利要求书1/1页1.一种改善风电并网电能质量的飞轮储能能量管理系统的设计方法，其特征在于：它包括以下内容：1)飞轮储能能量管理系统的结构设计飞轮储能能量管理系统以储能系统的状态为约束，通过平抑风电功率波动改善电网电能质量为目标计算储能装置的充放电功率参考值，储能系统在接到调控指令后，联网运行改善电网电能质量，其中，对于飞轮储能系统的约束条件为：其中PFESS为飞轮储能系统的充放电功率；PFESSrated为飞轮储能系统的额定功率；Ω为飞轮的转速；Ωrated为飞轮的转速；其中风电功率波动量ΔPwg，ΔPwg(t)＝P(t)-P(t-1)\*MERGEFORMAT(2)其中P(t)是t时刻的风电功率，P(t-1)是t-1时刻的风电功率；2)飞轮储能能量管理系统上层控制方案通过监测系统功率变化信号和飞轮的转速，采用模糊推理的方法确定飞轮储能系统的输出功率的参考值，其中模糊逻辑推理控制器的输入为风电功率变化量和飞轮的转速，输出为飞轮储能系统输出功率参考值PrefFESS，取值范围为-1～1pu，放电为正，充电为负；其中，逻辑推理结果决定了飞轮储能系统充放电的功率输出指令，不同的模糊逻辑推理规则会导致不同的储能控制效果，其基本的推理规则：当系统波动偏差较大且为正值时，或者是飞轮转速较低时，尽可能使储能处于充电状态；当系统波动偏差较大且为负值时，或者是飞轮转速较高时，尽可能使储能处于放电状态；当系统波动偏差较低时，或者是飞轮转速适中时，储能装置处于保持状态；3)飞轮储能能量管理系统下层控制方案结合风-储联合系统的结构，飞轮储能系统的控制分为电网侧变流器控制和电机侧变流器控制两部分，在预充电、预并网阶段，电网侧变流器均采用不控整流方式；电机侧变流器在充电阶段采用速度外环控制方式，在预并网阶段采用电压外环控制方式，在并网运行阶段，电网侧变流器控制采用基于电网侧电流外环、变流器侧电流内环的直接功率控制，控制储能系统与电网间的有功功率交换；电机侧变流器控制采用直流母线电压外环、电流内环的双闭环控制，控制直流母线电压。2CN106067679A说明书1/4页改善风电并网电能质量的飞轮储能能量管理系统的设计方法技术领域[0001]本发明涉及电力技术领域，是一种改善风电并网电能质量的飞轮储能能量管理系统的设计方法。背景技术[0002]随着风电装机快速增长，我国已形成八个千万千瓦级风电基地，风电功率的强波动性和不确定性，使得大规模风电汇集区域呈现高风电渗透、局部电网薄弱的典型的特征。高渗透率风电接入情况下，风电功率的变化进一步导致电网电压的激增或者骤降，必然会引起一系列的电压质量问题，甚至有可能超出国家有关标准。因此，保证风电并网电压质量，增强风电功率的电网友好性，提高风电的接纳规模，是保障风电可持续、大规模发展亟需解决的问题。[0003]传统发电端的调节手段难以完全满足电网动态支撑的要求，储能系统具备快速的功率响应能力，能够实现功率的双向调节。利用储能装置对并网风电功率进行调控，能够获得相对更好的功率特性和经济性，储能技术的应用为提高风电并网电能质量提供了一条有效途径。飞轮储能相对于其他储能方式而言，具有无污染、长寿命、效率高、易于安装与维护等优点，近年来在电力系统领域得到广泛研究和应用。[0004]飞轮储能(Flywhe