風(fēng)電場(chǎng)中飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制策略研究.pdf

1、隨著新能源發(fā)電技術(shù)的逐漸發(fā)展成熟,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中占據(jù)了相當(dāng)?shù)谋壤Ｈ欢?風(fēng)能屬于典型的間歇性能源,風(fēng)的產(chǎn)生存在一定的隨機(jī)性。所以,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可控性一般弱于傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng),這就嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用面臨著嚴(yán)峻考驗(yàn)。
　　儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展為解決風(fēng)機(jī)的這些問(wèn)題提供了可能性。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中增加儲(chǔ)能設(shè)備,可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況的需要,控制儲(chǔ)能系統(tǒng)與風(fēng)機(jī)進(jìn)行有效的能量交換,這將有助于風(fēng)電系統(tǒng)的可控性

2、和安全性。在電力系統(tǒng)中添加儲(chǔ)能設(shè)備,也是未來(lái)智能電網(wǎng)建設(shè)的一項(xiàng)基本要求。
　　飛輪儲(chǔ)能技術(shù)憑借其諸多優(yōu)勢(shì),在增強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和效率方面可以發(fā)揮至關(guān)重要的作用。本文提出了一種應(yīng)用于永磁直驅(qū)式同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)場(chǎng)級(jí)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略。
　　首先,對(duì)于飛輪儲(chǔ)能單元的控制,本文設(shè)計(jì)了相應(yīng)的充放電控制策略,并在轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上,提出了一種改進(jìn)的神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器,將其用于控制飛輪電機(jī)的運(yùn)行,進(jìn)而實(shí)

3、現(xiàn)飛輪儲(chǔ)能單元的充放電。然后根據(jù)經(jīng)典的李亞普諾夫穩(wěn)定性理論,提出了對(duì)該算法的穩(wěn)定性的證明方法,并通過(guò)數(shù)字仿真驗(yàn)證了算法的有效性和可行性。
　　其次,與一般的飛輪儲(chǔ)能研究不同,在本文的研究中,除了為風(fēng)電場(chǎng)中的每臺(tái)風(fēng)機(jī)配備一臺(tái)飛輪儲(chǔ)能單元之外,還設(shè)計(jì)了一個(gè)飛輪儲(chǔ)能矩陣系統(tǒng)(flywheel energy storage matrix system,FESMS),并聯(lián)在風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)出口端。對(duì)于飛輪儲(chǔ)能矩陣,本文提出了它的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4、方案,并按照主從控制的模式,設(shè)計(jì)了儲(chǔ)能矩陣與風(fēng)電場(chǎng)之間的充放電控制策略和安全控制策略。在飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的配合下,風(fēng)速波動(dòng)較大的時(shí)段,風(fēng)電場(chǎng)依然可以向電網(wǎng)輸送相對(duì)平緩的有功功率。
　　最后,通過(guò)分析永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)遭遇低電壓故障時(shí)面臨的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了電網(wǎng)故障狀態(tài)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電策略,在不影響風(fēng)能利用效率、避免能量浪費(fèi)的基礎(chǔ)上,提高了永磁直驅(qū)式風(fēng)機(jī)的低電壓穿越能力。
　　本文的研究成果為飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展提供了參考,為風(fēng)電場(chǎng)與