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基于灰色模型控制的風(fēng)力發(fā)電儲能裝置及方法

文檔序號:7494518閱讀:164來源:國知局
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)
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