風電場中飛輪儲能系統的控制策略研究.pdf

1、隨著新能源發(fā)電技術的逐漸發(fā)展成熟,風力發(fā)電系統在現代電力系統中占據了相當的比例。然而,風能屬于典型的間歇性能源,風的產生存在一定的隨機性。所以,風力發(fā)電系統的可控性一般弱于傳統的發(fā)電系統,這就嚴重影響了電力系統的安全運行。風力發(fā)電系統的大規(guī)模應用面臨著嚴峻考驗。
　　儲能技術的發(fā)展為解決風機的這些問題提供了可能性。在風力發(fā)電系統中增加儲能設備,可以根據現實情況的需要,控制儲能系統與風機進行有效的能量交換,這將有助于風電系統的可控性

2、和安全性。在電力系統中添加儲能設備,也是未來智能電網建設的一項基本要求。
　　飛輪儲能技術憑借其諸多優(yōu)勢,在增強風電場發(fā)電系統運行可靠性和效率方面可以發(fā)揮至關重要的作用。本文提出了一種應用于永磁直驅式同步風力發(fā)電機的風場級飛輪儲能系統的協調控制策略。
　　首先,對于飛輪儲能單元的控制,本文設計了相應的充放電控制策略,并在轉速-電流雙閉環(huán)控制的基礎上,提出了一種改進的神經元自適應PID控制器,將其用于控制飛輪電機的運行,進而實

3、現飛輪儲能單元的充放電。然后根據經典的李亞普諾夫穩(wěn)定性理論,提出了對該算法的穩(wěn)定性的證明方法,并通過數字仿真驗證了算法的有效性和可行性。
　　其次,與一般的飛輪儲能研究不同,在本文的研究中,除了為風電場中的每臺風機配備一臺飛輪儲能單元之外,還設計了一個飛輪儲能矩陣系統(flywheel energy storage matrix system,FESMS),并聯在風電場的并網出口端。對于飛輪儲能矩陣,本文提出了它的電網拓撲結構設計

4、方案,并按照主從控制的模式,設計了儲能矩陣與風電場之間的充放電控制策略和安全控制策略。在飛輪儲能系統的配合下,風速波動較大的時段,風電場依然可以向電網輸送相對平緩的有功功率。
　　最后,通過分析永磁直驅式風電系統遭遇低電壓故障時面臨的問題,設計了電網故障狀態(tài)飛輪儲能系統的充放電策略,在不影響風能利用效率、避免能量浪費的基礎上,提高了永磁直驅式風機的低電壓穿越能力。
　　本文的研究成果為飛輪儲能技術的發(fā)展提供了參考,為風電場與