應用于平抑風電功率波動的多類型儲能系統(tǒng)容量配置與協調控制研究.pdf

1、隨著經濟的發(fā)展，對傳統(tǒng)能源的消耗日益增長，造成全球能源供應緊張，也帶來嚴重的環(huán)保問題。開發(fā)利用間歇式能源為解決世界性能源危機與環(huán)境污染問題提供了新思路，對改善能源結構、促進國民經濟可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。而儲能系統(tǒng)可以吸收、釋放功率，為平抑功率波動、提高間歇式電源接入電網的能力提供了有效的手段。目前各種儲能技術差異較大，將性能互補性強的多類型儲能技術組合起來，可以取長補短，提高儲能的功率輸出能力、增加放電時間、延長使用壽命、降低全

2、壽命周期費用等。研究多類型儲能系統(tǒng)（HESS）的容量配置與協調控制算法，具有重要的理論和應用價值。
　　 本文主要研究內容如下:
　　 (1)提出了一種基于離散小波變換的多類型儲能系統(tǒng)容量配置算法，以風電場歷史功率數據為研究對象，首先采用基于熵權法的小波函數優(yōu)化選擇算法，得到優(yōu)化小波，接著對風功率曲線進行離散小波變換，符合1分鐘與30分鐘兩個時間尺度功率波動平抑指標的風功率低頻部分作為平滑合成輸出，然后依據風功率波動的變

3、化頻率分配HESS的充放電指令值，充分發(fā)揮超級電容的動態(tài)適應性強和鋰電池的能量密度高的特點，再經過統(tǒng)計分析，最終形成經濟、有效的容量配置方案;
　　 (2)與基于離散小波變換的多類型儲能系統(tǒng)容量配置算法相對應，提出了基于實時小波的HESS分時段協調控制算法，利用兩級實時小波濾波:基礎級小波濾波，有效保證合成輸出滿足平抑指標;提高級小波濾波，去除因風功率隨機波動以及濾波窗口滾動而產生的噪聲，從而進一步平滑了合成輸出;同時提出了主動

4、式能量反饋控制，將儲能的荷電狀態(tài)保持在安全充放區(qū)間。算例分析表明:在保證并網標準技術指標的前提下，比常規(guī)的算法更經濟也更能跟蹤風功率的變化;
　　 (3)提出了基于模型預測控制的多類型儲能系統(tǒng)分時段優(yōu)化控制算法:計算時段以未來一個控制時段使用的兩種儲能代價最小為優(yōu)化目標，調用IPOPT解法器求解，優(yōu)化得到一階濾波的時間常數從而得到超級電容器的出力，并同時優(yōu)化鋰電池的出力;非計算時段利用上一個計算時段得到的時間常數計算超級電容器的

5、充放電指令值，以未來一個控制時段使用的鋰電池出力最小為目標，只優(yōu)化鋰電池的出力。利用滾動時域控制策略實現實時控制，增強應對各種擾動和不確定性的能力。采用一定策略將平抑波動約束等效轉化為線性約束，結合約束松弛技術，提高了算法的優(yōu)化成功率。為利于HESS的長期運行，提出了基于區(qū)間縮減技術的電池儲能容量反饋優(yōu)化控制算法和自適應粗糙度懲罰的改進，進一步平滑了輸出，減小了儲能容量，從而在滿足波動平抑指標的同時，提高系統(tǒng)運行經濟性。通過算例分析可以