專利名稱：電池儲(chǔ)能系統(tǒng)變時(shí)間常數(shù)平抑風(fēng)電功率波動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的方法。
背景技術(shù)：
大規(guī)模儲(chǔ)能與大容量風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)合是可再生能源發(fā)展的必要趨勢。借助電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來抑制風(fēng)電系統(tǒng)固有的波動(dòng)，使風(fēng)電這種間歇性、波動(dòng)性很強(qiáng)的可再生能源變向可控性能源轉(zhuǎn)變，使電網(wǎng)對這種最接近規(guī)模化發(fā)展的能源調(diào)度變?yōu)榭赡?。借助電池?chǔ)能系統(tǒng)來改善風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓的品質(zhì)，并將儲(chǔ)能作為可再生能源大規(guī)模利用不可或缺的一個(gè)重要組成部分，已經(jīng)成為業(yè)界普遍共識(shí)。目前，利用一階低通濾波器實(shí)現(xiàn)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)平抑風(fēng)電功率波動(dòng)已經(jīng)成為國內(nèi)外普遍采用的方法。一階低通濾波器算法簡單容易實(shí)現(xiàn)，但是濾波特性上，通帶較窄，阻帶較寬。在濾波方法上，現(xiàn)有技術(shù)大部分采用固定的濾波器的截止頻率，濾波器不能隨著風(fēng)電場和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的工況的變化而主動(dòng)調(diào)整濾波能力。也有專家提出用自適應(yīng)濾波的方法，如中國專利201110059831. 2，名稱為“基于儲(chǔ)能電池荷電狀態(tài)反饋的風(fēng)電出力自適應(yīng)平滑方法”，該方法實(shí)現(xiàn)了依據(jù)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池荷電狀態(tài)(SOC)自適應(yīng)地調(diào)整一階低通濾波器的時(shí)間常數(shù)，起到了保護(hù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用。但是，該方法忽略了時(shí)間常數(shù)與波動(dòng)率之間的相互關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有平抑風(fēng)電功率波動(dòng)技術(shù)不能隨風(fēng)電的功率波動(dòng)實(shí)時(shí)地調(diào)整平抑波動(dòng)能力的問題，提出一種新的控制方法。本發(fā)明采用具有較好的通帶特性的巴特沃斯I型濾波器，使其具有一定的自適應(yīng)功能，成為一種自適應(yīng)濾波器。通過具有自適應(yīng)能力的巴特沃斯I型濾波器平抑風(fēng)電功率的波動(dòng)，被平抑的部分功率由電池儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收。具體來說，由于風(fēng)電功率波動(dòng)的隨機(jī)性，自適應(yīng)濾波器可以將風(fēng)電功率波動(dòng)按時(shí)間尺度分解，依據(jù)不同的風(fēng)電功率的波動(dòng)率β，通過本發(fā)明的自適應(yīng)算法調(diào)整濾波器的通帶截止頻率w。，由于被平抑的部分功率由電池儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收或釋放的功率因此也隨波動(dòng)率得到調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)了濾波器的自適應(yīng)功能。本發(fā)明在深入分析風(fēng)電功率波動(dòng)與濾波器截止頻率的關(guān)系的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了能夠隨著風(fēng)電功率的波動(dòng)率調(diào)整濾波器截止頻率的自適應(yīng)濾波器。在一定電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量的前提下，該自適應(yīng)濾波器優(yōu)化了平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的方法。本發(fā)明自適應(yīng)濾波器的類型為巴特沃斯I型，風(fēng)電功率Pw經(jīng)過巴特沃斯I型濾波器的平滑后得到并網(wǎng)功率參考值Pg，以風(fēng)電功率Pw與并網(wǎng)功率參考值Pg的差值為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能功率Pb。同時(shí)，本發(fā)明兼顧了對電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的保護(hù)控制采用功率限幅保護(hù)和電池荷電狀態(tài)SOC (SOC :State Of Charge，電池荷電狀態(tài))越限保護(hù)。功率限幅保護(hù)防止電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出功率過大可能導(dǎo)致的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的不穩(wěn)定；越限保護(hù)通過設(shè)定電池荷電狀態(tài)SOC的上限值和下限值的方法，防止電池儲(chǔ)能系統(tǒng)處于深度放電或過度充電狀態(tài)。所述的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能功率Pb，經(jīng)過電池荷電狀態(tài)SOC越限保護(hù)和功率限幅保護(hù)的修正，修正后的儲(chǔ)能功率作為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出以平滑風(fēng)電功率。本發(fā)明自適應(yīng)濾波器采用自適應(yīng)技術(shù)，使電池儲(chǔ)能系統(tǒng)變時(shí)間常數(shù)平抑風(fēng)電功率波動(dòng)方法有以下兩種第一種是根據(jù)在實(shí)際運(yùn)行中積累經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)濾波器的截止頻率W。與風(fēng)電功率的波動(dòng)率β對應(yīng)關(guān)系，即濾波器的某個(gè)截止頻率W。對應(yīng)的風(fēng)電功率波動(dòng)率β的變化范圍， 并依據(jù)積累的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)建立規(guī)則查詢表。通過在線查表的方法，根據(jù)風(fēng)電功率波動(dòng)率 β所處的范圍確定濾波器的截止頻率W。的值。第一種方法主要通過數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理單元、巴特沃斯I型濾波器、 規(guī)則查詢表、運(yùn)算處理單元、SOC越限保護(hù)、功率限幅保護(hù)和輸出接口等功能模塊實(shí)現(xiàn)。第一種方法的步驟如下步驟一建立規(guī)則查詢表，過程如下(I)當(dāng)前時(shí)刻為k，設(shè)定巴特沃斯I型濾波器的截止頻率Wel并記錄；(2)由數(shù)據(jù)采集單元讀取歷史風(fēng)電功率Pw(k)，經(jīng)巴特沃斯I型濾波器濾波之后， 記錄平滑后風(fēng)電功率即并網(wǎng)功率參考值Pg(k)；(3)按照如下公式計(jì)算風(fēng)電功率的波動(dòng)率β (k)并記錄
權(quán)利要求
1.一種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)變時(shí)間常數(shù)平抑風(fēng)電功率波動(dòng)方法，其特征在于，所述的平抑風(fēng)電功率波動(dòng)方法為風(fēng)電功率？￥經(jīng)過巴特沃斯I型濾波器平滑作用后得到并網(wǎng)功率參考值 Pg,以風(fēng)電功率Pw與并網(wǎng)功率參考值Pg的差值為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能功率Pb;所述的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能功率Pb，經(jīng)過電池荷電狀態(tài)SOC越限保護(hù)和功率限幅保護(hù)的修正，修正后的儲(chǔ)能功率作為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出以平滑風(fēng)電功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)變時(shí)間常數(shù)平抑風(fēng)電功率波動(dòng)方法，其特征在于所述的平抑風(fēng)電功率波動(dòng)方法的步驟為步驟一建立規(guī)則查詢表，過程如下(1)設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為k，設(shè)定巴特沃斯I型濾波器的截止頻率Wca并記錄；(2)由數(shù)據(jù)采集單元讀取歷史風(fēng)電功率Pw(k)，經(jīng)巴特沃斯I型濾波器濾波之后，記錄平滑后風(fēng)電功率即并網(wǎng)功率參考值Pg(k)；(3)按照如下公式計(jì)算風(fēng)電功率的波動(dòng)率β(k)并記錄
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)變時(shí)間常數(shù)平抑風(fēng)電功率波動(dòng)方法，其特征在于所述的平抑風(fēng)電功率波動(dòng)方法的步驟為步驟一向波動(dòng)率設(shè)定模塊輸入風(fēng)電功率的波動(dòng)率參考值步驟二 由數(shù)據(jù)采集單元讀取實(shí)時(shí)風(fēng)電功率Pw，并經(jīng)過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理單元處理后，作為巴特沃斯I型濾波器的輸入，經(jīng)過巴特沃斯I型濾波器濾波之后得到并網(wǎng)功率參考值Pg， 計(jì)算方法如下Pg = G(S) XPw其中
全文摘要
一種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)變時(shí)間常數(shù)平抑風(fēng)電功率波動(dòng)方法，風(fēng)電功率Pw經(jīng)過巴特沃斯I型濾波器平滑作用后得到并網(wǎng)功率參考值Pg，以風(fēng)電功率Pw與并網(wǎng)功率參考值Pg的差值為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能功率Pb；所述的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能功率Pb，經(jīng)過電池荷電狀態(tài)SOC越限保護(hù)和功率限幅保護(hù)的修正，修正后的儲(chǔ)能功率作為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出以平滑風(fēng)電功率。本發(fā)明在一定電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量的前提下，優(yōu)化了平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的方法，可合理利用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。
文檔編號H02J3/32GK102593854SQ20121002263
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者惠東, 李建林, 李蓓, 馬會(huì)萌 申請人:中國電力科學(xué)研究院