風儲混合電站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風儲混合電站，風-儲混合電站中的儲能系統(tǒng)由兩組同容量的電池組構(gòu)成、通過功率變換器接入風電場的并網(wǎng)公共聯(lián)接點。在基于歷史數(shù)據(jù)分析風功率波動規(guī)律的基礎(chǔ)上，確定電池儲能系統(tǒng)的容量，使其能按預想的置信度平抑風功率波動。兩組電池中，一組處于充電狀態(tài)、用于平抑風功率的正向波動分量；另一組處于放電狀態(tài)，用于平抑風功率中的負向波動分量。當任何一組電池達到滿充、滿放狀態(tài)后，則立即對其功能進行切換。為檢驗風-儲混合電站能否按設(shè)計要求平抑風功率波動，本發(fā)明還公開了基于風功率歷史數(shù)據(jù)的儲能系統(tǒng)離線仿真方法。
【專利說明】風儲混合電站
[0001] 本申請是申請?zhí)枺?01310366132. 1、申請日；2013-08-20、名稱"風儲混合電站及 儲能系統(tǒng)定容、離線仿真與在線運行方法"的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及儲能技術(shù)在可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，具體涉及一種基于雙電池 組拓撲的風-儲混合電站及儲能系統(tǒng)的定容、離線仿真與在線運行方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 隨著化石燃料的逐漸枯竭及環(huán)境污染的日益加劇，W風電為代表的可再生能源受 到了世界各國的普遍重視。我國風電裝機容量連續(xù)五年翻番，截至2011年8月底，全國并 網(wǎng)運行的風電場486個，裝機容量高達3924萬千瓦，規(guī)模居全球之首。對電網(wǎng)來說，風電是 一種不確定性的能量注入，具備與生俱來的間歇性與波動性，此特性在很大程度上影響電 網(wǎng)對風電的消納。
[0004] 在電網(wǎng)風電穿透水平日益提高的同時，W液流電池、軸硫電池為代表的新型電池 技術(shù)得到了快速的進步，電池技術(shù)的快速進步為將電池儲能系統(tǒng)應(yīng)用于風電并網(wǎng)奠定了堅 實的技術(shù)基礎(chǔ)。近年來，學術(shù)界普遍認為；除進行針對性的電源、電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)外，利用電力 電子技術(shù)將電池儲能系統(tǒng)與風電場整合成電網(wǎng)友好型的風-儲混合電站亦是提高電網(wǎng)風 電消納能力的有效措施之一（參見文獻一《Electrical energy storage for the grid:a batteiT of 〇11〇1。63》，5。1611。6,2011年，第3：34卷，第 6058 期，第 928 頁至 935 頁）。
[0005] 文獻二《Control strategies for battery energy storage for wind farm dispatching》（IEEE Transactions on Energy Conversation, 2009 年，第 24 卷第 3 其月， 第 725 頁至 732 頁）與文獻S《Optimal control of battery energy storage for wind farm dispatching》（IEEE Transactions on Energy Conversation, 2010 年，第 25 卷第 3 期，第787頁至794頁）提出了一種基于單電池組拓撲結(jié)構(gòu)的風-儲混合電站，利用電池儲 能裝置靈活的充、放電能力平滑風功率中的波動分量，取得了不錯的效果。但該技術(shù)方案 中，風功率波動的隨機性會導致電池儲能系統(tǒng)在充、放電狀態(tài)之間頻繁切換，從而快速耗盡 電池儲能系統(tǒng)的循環(huán)壽命。
[0006] 為克服基于單電池組結(jié)構(gòu)的風-儲混合電站的技術(shù)缺陷，文獻四《A statistical approach to the design of a dispatchable wind power-battery energy storage system》（IEEE Transactions on Energy Conversation, 2009 年，第 24 卷第 4 期，第 916 頁 至925頁）提出了一種基于雙電池組拓撲結(jié)構(gòu)的風-儲混合電站。該風-儲混合電站中的 儲能系統(tǒng)由兩組電池組成，其中一組電池處于充電狀態(tài)，由風功率對其進行充電；另一組電 池則處于放電狀態(tài)，將能量釋放給電網(wǎng)，兩組電池儲能裝置通過直流斷路器的開、關(guān)操作進 行狀態(tài)切換。此風-儲混合電站中，所有注入電網(wǎng)的能量均需經(jīng)過充電、放電兩個環(huán)節(jié)，因 而存在著較大的能量損耗。此外，該風-儲混合電站對電池儲能系統(tǒng)的容量需求較大。因 而，在電池儲能系統(tǒng)價格非常昂貴的今天，該技術(shù)方案具有很大的局限性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種充分利用電池儲能系統(tǒng)有限的循環(huán)壽命，能量損耗較 小，具有較好經(jīng)濟性的風儲混合電站及儲能系統(tǒng)定容、離線仿真與在線運行方法。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
[0009] -種風儲混合電站，其特征是；兩組同容量的電池組分別通過功率變換器接入風 電場的并網(wǎng)公共聯(lián)接點；在任一時刻，兩組電池均處于不同的充、放電狀態(tài)，即一組電池處 于充電狀態(tài)、另一組處于放電狀態(tài)，分別用于平抑風功率中的正向、負向的波動分量；任意 一組電池一旦到達滿充或滿放狀態(tài)，其充、放電狀態(tài)立即進行切換；P^t為整個風儲混合電 站向電網(wǎng)的注入功率，為風功率與雙電池組的充、放電功率之和：
[0010] Pd,t = Pw,t+Pbl,t+Pb2,t
[0011] P，，t為風電場輸出功率；口《，1、口62，1分別為兩組電池的輸出功率訊1，1^\2，1取正值表 示對應(yīng)的電池處于放電狀態(tài)；而Pbl,t/Pb2,t取負值則表示對應(yīng)的電池處于充電狀態(tài)。
[0012] 一種風儲混合電站的電池儲能系統(tǒng)定容方法，其特征是；其步驟如下：
[0013] 步驟1 ;按滑動平均法從分鐘級的風功率歷史數(shù)據(jù)中分離出波動分量Ptt與持 續(xù)分量Ptt,具體按照W下方法：
[0014]

【權(quán)利要求】
1. 一種風儲混合電站，其特征是：兩組同容量的電池組分別通過功率變換器接入風電 場的并網(wǎng)公共聯(lián)接點；在任一時刻，兩組電池均處于不同的充、放電狀態(tài)，即一組電池處于 充電狀態(tài)、另一組處于放電狀態(tài)，分別用于平抑風功率中的正向、負向的波動分量；任意一 組電池一旦到達滿充或滿放狀態(tài)，其充、放電狀態(tài)立即進行切換；pd，t為整個風儲混合電站 向電網(wǎng)的注入功率,為風功率與雙電池組的充、放電功率之和： Pd,t = Pw,t+Pbl,t+Pb2,t Pw，t為風電場輸出功率；Pbl，t、P b2, t分別為兩組電池的輸出功率；Pbl，t/Pb2, t取正值表示對 應(yīng)的電池處于放電狀態(tài)；而Pbl，t/Pb2，t取負值則表示對應(yīng)的電池處于充電狀態(tài)； 其電池儲能系統(tǒng)定容方法： 步驟1 :按滑動平均法從分鐘級的風功率歷史數(shù)據(jù)Pw，t中分離出波動分量Pf， t與持續(xù)分 量Pc^t，具體按照以下方法：
Pf,t = Pw,t-Pc,t 上式中，風功率持續(xù)分量實質(zhì)上為分鐘級風功率的30分鐘滑動平均值，風功率波動分 量則為風功率與風功率持續(xù)分量之差； 步驟2 :計算風功率每次波動對應(yīng)的波動能量Eti ;風功率波動分量Ptt相鄰兩個過零 點之間的波動稱為1次波動；若其間風功率波動分量Ptt的數(shù)值大于零，則此次波動為正向 波動；否則，稱之為負向波動； 風功率第i次波動的波動能量Eti為：
式中，tia與tib分別為風功率第i次波動的波動起始時間與波動終了時間； 步驟3 :做出波動分量Ptt波動幅值的概率直方圖；同樣做出每次波動對應(yīng)波動能量 Eti的概率直方圖； 步驟4 :采用Matlab軟件包中的概率密度擬合工具箱dfittool進行概率密度函數(shù)擬 合，尋找適合描述風功率波動幅值與能量統(tǒng)計規(guī)律的概率密度函數(shù)； 步驟5 :根據(jù)風功率波動幅值與能量的概率密度函數(shù)求出其對應(yīng)的累積概率分布函數(shù) F1(X)與&〇〇 ;其中，F(xiàn)l(X)為風功率波動幅值|Pf，t|的累積概率密度函數(shù)，F(xiàn)2(x)為風功率 波動能量Eti的累積概率密度函數(shù)；按以下方法確定風-儲混合電站中電池儲能系統(tǒng)的額 定充、放電功率Pm與容量Em; F1(Pffl) = ^ F2 [ a % X Em] = ^ 上式中，P為預先設(shè)定的置信概率，即期望電池儲能系統(tǒng)能概率P平抑風功率波動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風儲混合電站，其特征是：任意一組電池一旦到達滿充狀態(tài)， 其充、放電狀態(tài)立即進行切換。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風儲混合電站，其特征是：任意一組電池一旦到達滿放狀態(tài)， 其充、放電狀態(tài)立即進行切換。
【文檔編號】H02J3/32GK104362657SQ201410582080
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】李智, 張新松, 顧菊平, 郭曉麗, 華亮, 朱建紅, 易龍芳 申請人:南通大學