專利名稱：基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲能裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種風(fēng)力發(fā)電儲能裝置及方法，特別是涉及一種基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲能裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著世界能源消耗的加快，傳統(tǒng)能源儲量的減少，風(fēng)力發(fā)電這種綠色能源越來越得到重視，并具有取之不盡用之不竭的優(yōu)勢。世界各國都出臺各項政策大力扶持風(fēng)電產(chǎn)業(yè)， 近幾年我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)也得到了飛速發(fā)展，從引進技術(shù)，到自主研發(fā)，國產(chǎn)化率得到大幅提高，國產(chǎn)風(fēng)電機已占主導(dǎo)地位。在風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的同時，由于大量間隙性和隨機性風(fēng)電能源注入電網(wǎng)，風(fēng)電機的穩(wěn)定性、安全性以及電網(wǎng)的調(diào)度管理將面臨新的挑戰(zhàn)。大規(guī)模風(fēng)電接入使電力系統(tǒng)面臨若干挑戰(zhàn)，為了把握風(fēng)電出力變化規(guī)律，減少電力系統(tǒng)的不確定性，增強電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，提出了采用儲能裝置來穩(wěn)定控制輸出功率的控制策略。這將為風(fēng)電并網(wǎng)而帶來的電力系統(tǒng)不穩(wěn)定提供有效的解決方法，對于電力系統(tǒng)經(jīng)濟、安全、可靠地運行以及提高其運行效益具有特別重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的
本發(fā)明提出了一種基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲能裝置及方法，其目的是為了減少電力系統(tǒng)的不確定性，增強電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。技術(shù)方案
一種基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲能裝置，建立在風(fēng)電場與電網(wǎng)之間，其特征在于 該儲能裝置主要由控制單元、AC/DC整流器、DC/AC逆變器、雙向DC/DC變換器及儲能用的超級電容器儲能單元構(gòu)成；控制單元分別連接AC/DC整流器、DC/AC逆變器和雙向DC/DC變換器，AC/DC整流器與DC/AC逆變器之間連接有雙向DC/DC變換器，雙向DC/DC變換器與超級電容器儲能單元相連接。所述DC/DC變換器的低壓端連接超級電容器儲能單元，DC/DC變換器的高壓端連接AC/DC整流器和DC/AC逆變器。所述雙向DC/DC變換器用于實現(xiàn)直流低壓側(cè)超級電容器儲能單元與直流高壓側(cè)之間的能量轉(zhuǎn)換，其電路結(jié)構(gòu)為超級電容器儲能單元一端連接電感L的一端，電感L的另一端分別連接絕緣柵雙極晶體管S1的發(fā)射極、絕緣柵雙極晶體管&的集電極、二極管D1的正極、二極管A的負極，絕緣柵雙極晶體管S1的集電極與二極管D1的負極連接電容C的一端，電容C的另一端連接絕緣柵雙極晶體管&的發(fā)射極、二極管&的正極和超級電容器儲能單元的另一端。所述的超級電容器儲能單元為超級電容器的串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)組合。一種如上所述基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲能裝置的儲能方法， 其特征在于為了充分利用風(fēng)能，風(fēng)電場以最大運行方式運行，采用改進的
5灰色模型針對風(fēng)電場前若干時刻的輸出功率預(yù)測出未來時刻的輸出功率，將
權(quán)利要求
1 一種基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲能裝置，建立在風(fēng)電場與電網(wǎng)之間，其特征在于該儲能裝置主要由控制單元、AC/DC整流器、DC/AC逆變器、雙向DC/DC變換器及儲能用的超級電容器儲能單元構(gòu)成；控制單元分別連接AC/DC整流器、DC/AC逆變器和雙向DC/DC 變換器，AC/DC整流器與DC/AC逆變器之間連接有雙向DC/DC變換器，雙向DC/DC變換器與超級電容器儲能單元(1)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲能裝置，其特征在于所述 DC/DC變換器的低壓端連接超級電容器儲能單元(1 )，DC/DC變換器的高壓端連接AC/DC整流器和DC/AC逆變器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲能裝置，其特征在于所述雙向DC/DC變換器用于實現(xiàn)直流低壓側(cè)超級電容器儲能單元與直流高壓側(cè)之間的能量轉(zhuǎn)換，其電路結(jié)構(gòu)為超級電容器儲能單元(1) 一端連接電感L的一端，電感L的另一端分別連接絕緣柵雙極晶體管S1的發(fā)射極、絕緣柵雙極晶體管&的集電極、二極管D1的正極、二極管D2的負極，絕緣柵雙極晶體管S1的集電極與二極管D1的負極連接電容C的一端，電容C 的另一端連接絕緣柵雙極晶體管&的發(fā)射極、二極管A的正極和超級電容器儲能單元(1) 的另一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲能裝置，其特征在于 所述的超級電容器儲能單元(1)為超級電容器的串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)組合。
5.一種如權(quán)利要求1所述基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲能裝置儲能方法，其特征在于為了充分利用風(fēng)能，風(fēng)電場以最大運行方式運行，采用改進的灰色模型根據(jù)風(fēng)電場前若干時刻的輸出功率預(yù)測出未來時刻的輸出功率，將 5^(1: + 1) = 2^(4:+1)-5^( )與電網(wǎng)需要風(fēng)電場提供的功率進行比較，超出電網(wǎng)所需提供的功率部分進行儲存，當(dāng)風(fēng)速下降后，風(fēng)電場的輸出功率達不到電網(wǎng)所需提供功率時，低于電網(wǎng)所需提供的功率將由儲能裝置補充，仍以電網(wǎng)所需功率輸出；具體步驟如下首先針對風(fēng)力發(fā)電的特點，建立改進的灰色模型對風(fēng)力發(fā)電輸出功率進行預(yù)測1)、在建立GM(1，1)模型中，令JTw為GM(1，1)建模序列，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲能方法，其特征在于采用風(fēng)電場交流側(cè)并聯(lián)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)方式，當(dāng)風(fēng)電場以最大運行方式運行，將風(fēng)電場輸出功率高于電網(wǎng)需要風(fēng)電場提供功率部分的三相交流電能經(jīng)AC/DC整流器變?yōu)橹绷麟娔?，進行儲能；當(dāng)需要儲能裝置進行能量釋放時，通過DC/AC逆變器將直流逆變成可控的三相交流；該儲能裝置的儲能元件采用超級電容器儲能單元(1)，將灰色模型預(yù)測后得到的超出電網(wǎng)所需提供功率的儲存能量部分通過超級電容器儲能單元進行風(fēng)力發(fā)電儲能，或?qū)⒌陀陔娋W(wǎng)所需提供功率的能量部分由風(fēng)力發(fā)電儲能裝置進行能量釋放，采用并聯(lián)補償平滑風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)出力，以風(fēng)力發(fā)電輸出功率和電網(wǎng)所需提供功率作為控制信號，對風(fēng)力發(fā)電儲能裝置進行控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲能方法，其特征在于采用該灰色模型除直接得到預(yù)測結(jié)果外，還可通過輸入數(shù)據(jù)的處理和輸出結(jié)果的殘差處理，以減小誤差。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲能裝置及方法，該儲能裝置主要由控制單元、AC/DC整流器、DC/AC逆變器、雙向DC/DC變換器及儲能用的超級電容器儲能單元構(gòu)成；控制單元分別連接AC/DC整流器、DC/AC逆變器和雙向DC/DC變換器，AC/DC整流器與DC/AC逆變器之間連接有雙向DC/DC變換器，雙向DC/DC變換器與超級電容器儲能單元相連接；本發(fā)明基于灰色模型控制提出了采用儲能裝置來穩(wěn)定控制輸出功率的控制策略，減少了電力系統(tǒng)的不確定性，增強了電力系統(tǒng)的安全性和可靠性,為風(fēng)電并網(wǎng)而帶來的電力系統(tǒng)不穩(wěn)定提供有效的解決方法。
文檔編號H02J3/28GK102280896SQ20111023195
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者盧蕓 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)