平抑風電機組輸出功率波動的儲能裝置、系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種平抑風電機組輸出功率波動的儲能裝置、系統(tǒng)和方法，該儲能裝置包括蓄電池組、直流斬波器、電容器和逆變器，其中，直流斬波器其低壓側(cè)與蓄電池組相連，其高壓側(cè)與電容器相連；逆變器其直流側(cè)與所述電容器相連，其交流側(cè)用于與風電機組的并網(wǎng)接入點相連。該儲能裝置，當風電機組的輸出功率存在波動時，可通過該儲能裝置吸收風電機組的輸出功率，或輸出功率以并入電網(wǎng)，以平抑風電機組將輸出功率并入電網(wǎng)過程中對電網(wǎng)造成的影響，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和電網(wǎng)輸出電能的質(zhì)量。
【專利說明】平抑風電機組輸出功率波動的儲能裝置、系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及風力發(fā)電控制技術，尤其涉及一種平抑風電機組輸出功率波動的儲能裝置、系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002]風力發(fā)電是通過風電機組將風能轉(zhuǎn)換為電能的能源利用技術，是目前新能源開發(fā)領域中發(fā)展最快和最具潛力的“綠色能源”。
[0003]風能作為一種間歇性能源，具有很大的隨機性和不可控制性，風電機組所發(fā)出的電能也具有較大的波動性，對于大功率的風電機組來說，在將其發(fā)出的電能并入電網(wǎng)過程中，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成很大影響，影響電網(wǎng)輸出電能的質(zhì)量，特別是對于雙饋式風力發(fā)電機組來說，其發(fā)電機組中發(fā)電機定子直接與電網(wǎng)連接，因而其輸出功率的波動直接施加到電網(wǎng)上，對電網(wǎng)的影響影響更加明顯，為提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，有必要開發(fā)一種平抑風電機組輸出功率波動的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明一個方面是提供一種平抑風電機組輸出功率波動的儲能裝置，以減小風電機組將輸出功率并網(wǎng)過程中對電網(wǎng)的影響。
[0005]本發(fā)明提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能裝置，包括:
[0006]直流斬波器，其低壓側(cè)與蓄電池組相連，其高壓側(cè)與電容器相連，用于將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以使所述蓄電池組放電，而為所述電容器充電，和將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電；
[0007]逆變器，其直流側(cè)與所述電容器相連，其交流側(cè)用于與風電機組的并網(wǎng)接入點相連，用于將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，和將所述電容器輸出的直流電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電。
[0008]本發(fā)明另一個方面是提供一種平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括本發(fā)明提供的儲能裝置，還包括:
[0009]蓄電池組管理單元，與蓄電池組相連，用于獲取蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)；
[0010]采集單元，分別與所述儲能裝置中電容器和逆變器相連，用于采集所述電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)；
[0011]風電機組控制器，用于獲取風電機組的當前輸出功率值；
[0012]控制單元，分別與所述蓄電池組管理單元、采集單元、風電機組控制器、所述儲能裝置中直流斬波器和逆變器相連，用于根據(jù)所述蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)、電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)與所述風電機組的當前輸出功率值生成對所述直流斬波器和逆變器的控制信號，以控制所述逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，且控制所述直流斬波器將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電，進而最終通過所述蓄電池組吸收風電機組的輸出功率；或控制所述逆變器將所述電容器的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電，且控制所述直流斬波器將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以為所述電容器充電，而使所述蓄電池組放電，進而最終通過所述蓄電池組向電網(wǎng)輸出功率。
[0013]本發(fā)明又一個方面是提供一種平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法，該方法采用本發(fā)明提供的儲能裝置，該方法包括:
[0014]獲取蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)；
[0015]采集所述儲能裝置中電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)；
[0016]獲取風電機組的當前輸出功率值；
[0017]根據(jù)所述蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)、電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)與所述風電機組的當前輸出功率值生成對所述儲能裝置中直流斬波器和逆變器的控制信號，以控制所述逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，且控制所述直流斬波器將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電，進而最終通過所述蓄電池組吸收風電機組的輸出功率；或控制所述逆變器將所述電容器的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電，且控制所述直流斬波器將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以為所述電容器充電，而使所述蓄電池組放電，進而最終通過所述蓄電池組向電網(wǎng)輸出功率。
[0018]本發(fā)明提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能裝置，當風電機組的輸出功率存在波動時，可通過該儲能裝置吸收風電機組的輸出功率，或輸出功率以并入電網(wǎng)，以平抑風電機組將輸出功率并入電網(wǎng)過程中對電網(wǎng)造成的影響，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和電網(wǎng)輸出電能的質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實施例所提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明另一實施例所提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為發(fā)明實施例所提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為發(fā)明另一實施例所提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為發(fā)明又一實施例所提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為發(fā)明實施例所提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)中控制單元的過程控制流程圖；
[0025]圖7為發(fā)明另一實施例所提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)中控制單元的過程控制流程圖；
[0026]圖8為本發(fā)明實施例提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法的流程圖；
[0027]圖9為本發(fā)明另一實施例提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法的流程圖；
[0028]圖10為本發(fā)明又一實施例提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明實施例提供了一種平抑風電機組輸出功率波動的儲能裝置，圖1為本發(fā)明實施例所提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該儲能裝置包括蓄電池組10、直流斬波器11、電容器12和逆變器13。
[0030]直流斬波器11，其低壓側(cè)與蓄電池組10相連，其高壓側(cè)與電容器12相連，用于將所述蓄電池組10的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器12的充電電壓，以使所述蓄電池組10放電，而為所述電容器12充電，和將所述電容器12的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組10的充電電壓，以使所述電容器12放電，而為所述蓄電池組10充電。
[0031]直流斬波器通常為由門極可關斷晶閘管(Gate Turn-Off Thyristor,簡稱GTO)、絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,簡稱IGBT)或者是其他可控開關管組成的電路，通過對電路中開關管的控制，可將電壓值固定的直流電壓轉(zhuǎn)換為電壓值可變的直流電壓的裝置，是一種直流對直流的轉(zhuǎn)換器。本實施例中，直流斬波器連接于蓄電池和電容器之間，可將蓄電池輸出的電壓轉(zhuǎn)換成對電容器的充電電壓，并且，可將電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成對蓄電池的充電電壓。
[0032]逆變器13，其直流側(cè)與所述電容器12相連，其交流側(cè)用于與風電機組50的并網(wǎng)接入點相連，用于將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器12充電，和將所述電容器12輸出的直流電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器12放電。
[0033]逆變器通常為由GTO、IGBT或者其他可控開關管組成的電路，通過對電路中開關管的控制，可實現(xiàn)直流電和交流電之間的能量轉(zhuǎn)換。本實施例中，將逆變器連接于電容器和風電機組的并網(wǎng)接入點之間，可以使電網(wǎng)的交流電與電容器輸出的直流電進行能量轉(zhuǎn)換。當然，在將電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓時，該直流電壓的大小應大于電容器兩端的電壓，以通過經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換后輸出的電壓為電容器充電，實現(xiàn)能量從逆變器的交流側(cè)到直流側(cè)的流動，同理，在將電容器輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓時，該交流電壓的大小也應大于電網(wǎng)電壓，使電容器放電，實現(xiàn)能量從逆變器的直流側(cè)到交流側(cè)的流動，通過逆變器的上述工作過程，從而實現(xiàn)電容器與電網(wǎng)之間能量的雙向流動。
[0034]風電機組是將風能轉(zhuǎn)換為電能以輸出功率的裝置，并可將其輸出的功率并入到電網(wǎng)中，由于風能作為一種間歇性能源，具有很大的隨機性和不可控制性，風電機組的輸出功率也具有較大的波動性，對于大功率的風電機組來說，在將其輸出功率并入電網(wǎng)過程中，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成很大影響，影響電網(wǎng)輸出電能的質(zhì)量。
[0035]本實施例提供的儲能裝置可用于抑制風電機組輸出功率的波動，以減小風電機組并網(wǎng)時對電網(wǎng)造成的影響，下面介紹該儲能裝置的工作原理。[0036]當某一時刻風電機組的輸出功率與此時刻前一段時間的輸出功率相差較大時，也就是說該時刻風電機組的輸出功率與此時刻前一段時間內(nèi)的輸出功率相比存在較大波動時。該波動可能是此時刻風電機組的輸出功率大于此時刻前一段時間內(nèi)的輸出功率，也可能是此時刻風電機組的輸出功率小于此時刻前一段時間內(nèi)的輸出功率。
[0037]當某一刻風電機組的輸出功率大于此時刻前一段時間內(nèi)的輸出功率時，通過逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，也就是將風電機組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為電容器充電；并且，此時，通過直流斬波器將電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成對蓄電池組的充電電壓，使電容器放電，而為蓄電池組充電，最終通過蓄電池組吸收風電機組的輸出功率，通過蓄電池組將吸收的功率存儲起來，通過為蓄電池充電吸收風電機組的輸出電壓，也就是吸收風電機組的輸出功率，以減小風電機組并入到電網(wǎng)的功率。
[0038]當某一刻風電機組的輸出功率小于此時刻前一段時間內(nèi)的輸出功率時，通過逆變器將電容器輸出的直流電壓變換成交流電壓，以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，也就是使電容器放電；并且，此時，通過直流斬波器將蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成電容器的充電電壓，為電容器充電，而使蓄電池組放電，最終通過蓄電池組的放電功率補償風電機組的輸出功率，將蓄電池的放電功率并入電網(wǎng)，增大并入到電網(wǎng)的功率，以補償風電機組并入電網(wǎng)時所缺少的功率。
[0039]由上述對技術方案的描述可知，本發(fā)明實施例提供的儲能裝置，當風電機組的輸出功率存在波動時，可通過該儲能裝置吸收風電機組的輸出功率，或輸出功率以并入電網(wǎng)，以平抑風電機組將輸出功率并入電網(wǎng)過程中對電網(wǎng)造成的影響，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和電網(wǎng)輸出電能的質(zhì)量。
[0040]圖2為本發(fā)明另一實施例所提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，在上述實施例的基礎上，進一步的，如圖2所示，該儲能裝置還包括濾波器14。
[0041]濾波器14，連接于所述逆變器13與風電機組50并網(wǎng)接入點之間，用于過濾所述逆變器13交流側(cè)輸出電流中的諧波。
[0042]本實施例中，進一步的設置有濾波器，通過濾波器過濾逆變器交流側(cè)輸出電流中的諧波，以減小逆變器將輸出電壓并入電網(wǎng)時，因存在諧波對電網(wǎng)的影響，提高電網(wǎng)輸出電能的質(zhì)量。
[0043]該濾波器可以為多種形式，例如，可以為由電阻、電抗和電容組成的無源濾波器或者為由電阻、電容和集成運算放大器等組成的有源濾波器等，不限于本實施例所述。
[0044]圖3為發(fā)明實施例所提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該儲能系統(tǒng)包括本發(fā)明實施例提供的儲能裝置，還包括蓄電池組管理單元20、采集單元21、風電機組控制器22和控制單元23。
[0045]蓄電池組管理單元20，與所述蓄電池組10相連，用于獲取蓄電池組10的當前狀態(tài)參數(shù)。
[0046]蓄電池管理單元為對蓄電池組進行管理的裝置，可以為由各種采集元件、數(shù)據(jù)處理元件等組成的裝置，可獲取蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)，該狀態(tài)參數(shù)可以包括蓄電池組的當前輸出電流、輸出電壓和荷電狀態(tài)(即蓄電池組的剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值)等。[0047]采集單元21，分別與所述儲能裝置中電容器12和逆變器13相連，用于采集所述電容器12和逆變器13的當前狀態(tài)參數(shù)。
[0048]采集單元可為由各種傳感器或采集元件等組成的電路，用于采集電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)，例如，可以為設置在電容器兩端或逆變器交流側(cè)的電流傳感器和電壓傳感器等，以采集電容器的輸出電流、輸出電壓、逆變器交流側(cè)的輸出電流和輸出電壓等參數(shù)。
[0049]風電機組控制器22，用于獲取風電機組50的當前輸出功率值。
[0050]風機控制器為風電機組的主控制器，風機控制器可以獲取風電機組當前的各種狀態(tài)參數(shù)，例如，風電機組的當前輸出電壓、輸出電流或輸出功率等，本實施例中，只需要通過風機控制器獲取風電機組的當前輸出功率值，然后可通過數(shù)據(jù)總線或者無線方式傳送給控制單兀。
[0051]控制單元23，分別與所述蓄電池組管理單元20、采集單元21、風電機組控制器22、所述儲能裝置中直流斬波器11和逆變器13相連，用于根據(jù)所述蓄電池組10的當前狀態(tài)參數(shù)、電容器12和逆變器13的當前狀態(tài)參數(shù)與所述當前輸出功率值生成對所述直流斬波器11和逆變器13的控制信號，以控制所述逆變器13將風電機組50通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器12充電，且控制所述直流斬波器11將所述電容器12的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組10的充電電壓，以使所述電容器12放電，而為所述蓄電池組10充電，進而最終通過所述蓄電池組10吸收所述功率波動值的功率；或控制所述逆變器13將所述電容器12的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器12放電，且控制所述直流斬波器11將所述蓄電池組10的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器12的充電電壓，以為所述電容器12充電，而使所述蓄電池組10放電，進而最終通過所述蓄電池組10向電網(wǎng)輸出所述功率波動值的功率。
[0052]控制單元為該儲能系統(tǒng)的控制裝置，可通過可編程控制器、單片機、計算機或具有數(shù)據(jù)處理功能的處理器等實現(xiàn)。
[0053]控制單元將蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)、電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)作為控制參數(shù)可生成對直流斬波器和逆變器的控制信號，下面舉例說明該控制單元的工作過程。
[0054]控制單元接收到風電機組控制器發(fā)送的風電機組的當前輸出功率值后，將該當前輸出功率值與預先存儲的前一時刻或者是前一段時間內(nèi)輸出功率的平均值相比較，得到功率變化值，并且，控制單元中還可設置一功率變化閾值，當判斷出此時的功率變化值大于或小于功率變化閾值時，說明此時風電機組的輸出功率存在較大波動，當該功率變化值為正值時，需要通過儲能裝置吸收該功率變化值大小的功率，也就是部分吸收風電機組的輸出功率，當功率變化值為負值時，需要通過儲能裝置輸出該功率變化值大小的功率，也就是對風電機組的輸出功率進行補償。
[0055]并且，由于蓄電池組的荷電狀態(tài)影響蓄電池組對功率的吸收或輸出，因此，控制單元接收到通過蓄電池組管理單元發(fā)送的蓄電池組的當前荷電狀態(tài)后，將該當前荷狀態(tài)與預先存儲的荷電狀態(tài)閾值進行比較，當判斷出此時的荷電狀態(tài)在荷電狀態(tài)閾值范圍內(nèi)時，說明可為蓄電池組充電或通過蓄電池組放電，以通過蓄電池組吸收功率或輸出功率。
[0056]例如，如果蓄電池組的荷電狀態(tài)閾值最大為90%，最小為10%，若蓄電池組的當前荷電狀態(tài)在10%-90%之間，則可為蓄電池組充電或通過蓄電池組放電，若蓄電池組的當前荷電狀態(tài)小于10%，則只能為蓄電池組充電，而不能通過蓄電池組放電，若蓄電池組的當前荷電狀態(tài)大于90%，則只能通過蓄電池組放電，而不能為蓄電池組充電。
[0057]控制單元作出上述判斷后，生成對逆變器和直流斬波器的控制信號，該控制信號通常為脈沖形式的信號，可包括第一控制信號和第二控制信號，通過第一控制信號控制逆變器中各開關管的導通或關斷，控制逆變器的工作狀態(tài)，通過第二控制信號控制直流斬波器中各開關管的導通或關斷，控制直流斬波器的工作狀態(tài)。
[0058]下面分兩種情況介紹控制單元對逆變器和直流斬波器進行控制的過程。
[0059]當該功率變化值為正值，需要通過儲能裝置吸收該功率變化值大小的功率，也就是部分吸收風電機組的輸出功率時。
[0060]通過控制單元生成的第一控制信號控制逆變器工作，逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，該直流電壓為對電容器進行充電的充電電壓，以為電容器充電；通過控制單元生成的第二控制信號控制直流斬波器工作，直流斬波器將電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成對蓄電池進行充電的充電電壓，以使電容器放電，而為蓄電池組充電，最終通過蓄電池吸收該功率變化值大小的功率，也就是部分吸收風電機組的輸出功率，以減小風電機組并入電網(wǎng)的功率。
[0061]當功率變化值為負值時，需要通過儲能裝置輸出該功率變化值大小的功率，也就是對風電機組的輸出功率進行補償時。
[0062]通過控制單元生成的第一控制信號控制逆變器工作，逆變器將電容器輸出的直流電壓變換成交流電壓，以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，也就是使電容器放電；通過控制單元生成的第二控制信號控制直流斬波器工作，直流斬波器將蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成電容器的充電電壓，以為電容器充電，而使蓄電池組放電，最終通過蓄電池組的放電功率補償風電機組的輸出功率，將蓄電池的放電功率并入電網(wǎng)，增大并入到電網(wǎng)的功率，以補償風電機組并入電網(wǎng)時所缺少的功率變化值大小的功率。
[0063]并且，在逆變器和直流斬波器工作過程中，由于電容器兩端的電壓和/或電流(也就是直流斬波器的輸出電壓和/或電流，逆變器直流側(cè)的輸入電壓和/或電流)，逆變器交流側(cè)的輸出電壓和/或電流等會發(fā)生變化，因此，控制單元通過采集單元發(fā)送的電容器兩端電壓的當前電壓值和/或電流值、逆變器交流側(cè)的輸出電壓值和/或電流值調(diào)整生成的對逆變器和直流斬波器的控制信號，使直流斬波器和逆變器相應調(diào)整其輸出側(cè)和輸入側(cè)的電壓和/或電流，保證對電容器和蓄電池組的充電電壓和/或充電電流大小，避免損壞電容器和蓄電池，并且，使逆變器交流側(cè)的輸出電壓和/電流能夠安全并入到電網(wǎng)。
[0064]舉例來說，在逆變器為電容器充電過程中，電容器兩端的電壓會隨之升高，也就是直流斬波器高壓側(cè)的輸入電壓隨之升高，此時，控制單元通過采集單元發(fā)送的采集的電容器兩端電壓的當前電壓值，調(diào)整生成的對直流斬波器的第二控制信號，使直流斬波器根據(jù)變化后高壓側(cè)(也就是電容器兩端的當前電壓值)輸入電壓相應的控制低壓側(cè)輸出的直流電壓，以通過該直流電壓為蓄電池組充電，避免當直流斬波器高壓側(cè)輸入電壓的升高時，其低壓側(cè)的輸出電壓也隨之升高，使對蓄電池組的充電電壓過高而損壞蓄電池組。
[0065]由上述對技術方案的描述可知，本發(fā)明實施例提供的儲能系統(tǒng)，采用本發(fā)明實施例提供的儲能裝置，當風電機組的輸出功率存在波動時，可通過該儲能裝置吸收風電機組的輸出功率，或輸出功率以并入電網(wǎng)，以平抑風電機組將輸出功率并入電網(wǎng)過程中對電網(wǎng)造成的影響，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和電網(wǎng)輸出電能的質(zhì)量。
[0066]圖4為發(fā)明另一實施例所提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，在上述實施例的基礎上，如圖4所示,該儲能系統(tǒng)中的控制單元23具體包括功率比較子單元231、功率波動值產(chǎn)生子單元232、蓄電池組參數(shù)比較子單元233和平抑功率波動控制子單元234。
[0067]功率比較子單元231，用于將所述當前輸出功率值與記錄的歷史輸出功率值相比較，以產(chǎn)生功率變化值。
[0068]該記錄的歷史輸出功率值可以為當前時刻之前的風電機組的輸出功率，也可以為當前時刻之前某一時間段內(nèi)輸出功率的平均值等，將當前輸出功率值與該記錄的歷史輸出功率值進行比較，可產(chǎn)生一功率變化值，該功率變化值可表示風電機組輸出功率的波動情況。
[0069]功率波動值產(chǎn)生子單元232，將所述功率變化值與設定閾值相比較，以產(chǎn)生功率波動參考值。
[0070]該設定閾值為風電機的輸出的功率變化值的上限，表示允許風電機組輸出功率波動的范圍，當功率變化值在該設定閾值范圍內(nèi)時，可認為風電機組的輸出功率波動較小，不必啟動儲能裝置，直接將風電機組的輸出功率并入電網(wǎng)，并不會對電網(wǎng)的運行造成影響或影響較??；當功率變化值超過該設定閾值時，可認為風電機組的輸出功率波動較大，此時，可啟動儲能裝置，通過儲能裝置對風電機組并入電網(wǎng)的功率進行調(diào)整，而對風電機組的輸出功率調(diào)整的大小即為功率波動參考值。
[0071]當需要對風電機組并入到電網(wǎng)的功率進行調(diào)整時，儲能裝置需要吸收或輸出功率的大小即為該功率波動參考值。
[0072]蓄電池組參數(shù)比較子單元233，用于將所述蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)與預設狀態(tài)參數(shù)閾值相比較，以生成荷電狀態(tài)信號。
[0073]該預設狀態(tài)參數(shù)值可以蓄電池組安全工作時的蓄電池組的狀態(tài)參數(shù)值，例如，蓄電池組安全工作時的電壓值、電流值和/或荷電狀態(tài)值等，根據(jù)蓄電池組的種類和性能參數(shù)等確定。
[0074]蓄電池組參數(shù)比較子單元將蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)與預設狀態(tài)參數(shù)閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果生成蓄電池組的狀態(tài)信號，該狀態(tài)信號可表示蓄電池組當前狀態(tài)，例如，是否可以為蓄電池組充電、是否可通過蓄電池組放電，或者該蓄電池組是否發(fā)生故障等狀態(tài)。
[0075]平抑功率波動控制子單元234，用于在接收到所述荷電狀態(tài)信號狀態(tài)下，根據(jù)所述功率波動參考值生成對所述直流斬波器11和逆變器13的控制信號，以控制所述逆變器13將風電機組22通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器12充電，且控制所述直流斬波器11將所述電容器12的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組10的充電電壓，以使所述電容器12放電，而為所述蓄電池組10充電，進而最終通過所述蓄電池組10吸收所述功率波動參考值的功率；或控制所述逆變器13將所述電容器12的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器12放電，且控制所述直流斬波器11將所述蓄電池組10的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器12的充電電壓，以為所述電容器12充電，而使所述蓄電池組10放電，進而最終通過所述蓄電池組10向電網(wǎng)輸出所述功率波動參考值的功率。
[0076]平抑功率波動控制子單元在接收到蓄電池組的狀態(tài)信號時，根據(jù)功率波動參考值生成對直流斬波器和逆變器的控制信號，例如，如果該狀態(tài)信號為表示此時可以為蓄電池組充電或通過蓄電池組放電，則平抑功率波動控制子單元生成一控制信號，通過該控制信號控制逆變器和直流斬波器工作，以控制為蓄電池組充電或通過蓄電池組放電；如果該狀態(tài)信號為表示此時只能蓄電池組充電，則平抑功率波動控制子單元生成另一控制信號，通過該控制信號控制逆變器和直流斬波器工作，只能控制為蓄電池組充電。
[0077]平抑功率波動控制子單元對直流斬波器和逆變器的控制過程與上述實施例的描述相似，此處不再贅述。
[0078]本實施例中，控制單元具體包括以上各子單元，將控制單元的功能模塊化，以通過各子單元分別完成相應的功能，可使控制單元的結(jié)構(gòu)清晰化，為設計和架構(gòu)該儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)提供方便。
[0079]并且，進一步的，如圖4所示，該儲能系統(tǒng)中功率比較子單元231可以包括平均值計算子單元2311和功率變化值計算子單元2312。
[0080]平均值計算子單元2311，用于計算當前時刻之前預設時間段內(nèi)風電機組的輸出功率值的平均值；
[0081]功率變化值計算子單元2312，用于計算當前輸出功率值與所述平均值的差值，以產(chǎn)生所述功率變化值。
[0082]本實施例中，將當前時刻之前預設時間段內(nèi)風電機組的輸出功率值的平均值作為記錄的歷史輸出功率，然后計算當前輸出功率值與該平均值的差值，該差值作為功率變化值，該種計算功率變化值的方法，根據(jù)風電機組一段時間內(nèi)的輸出功率的變化情況作為判斷當前時刻風電機組輸出功率是否存在波動的依據(jù)，以對風電機組并網(wǎng)時的功率進行調(diào)整，在保證風電機組輸出功率波動不對電網(wǎng)運行造成影響的基礎上，可降低該儲能系統(tǒng)的啟動頻率，有利于風電機組和電網(wǎng)長期穩(wěn)定運行。
[0083]圖5為發(fā)明又一實施例所提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，該儲能系統(tǒng)中所述蓄電池組管理單元20包括第一電流傳感器201，所述采集單元具體21可以包括第一電壓傳感器211、第二電流傳感器212和第二電壓傳感器213。
[0084]第一電流傳感器201，與所述蓄電池組10相連，用于采集所述蓄電池組10的當前電流值。
[0085]第一電壓傳感器211，與所述電容器12相連，用于采集所述電容器12的當前電壓值；
[0086]第二電流傳感器212，與所述逆變器13的交流側(cè)相連，用于采集所述逆變器13交流側(cè)的當前電流值；
[0087]第二電壓傳感器213，與所述逆變器13的交流側(cè)相連，用于采集所述逆變器13交流側(cè)的當前電壓值；
[0088]本實施例中，通過上述的各種采集傳感器分別采集電容器的當前電流值和當前電壓值，逆變器交流側(cè)的當前電流值和當前電壓值和蓄電池組的當前電流值，采集的上述參數(shù)作為電容器、逆變器和蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)，可作為判斷電容器、逆變器和蓄電池組當前工作狀態(tài)的依據(jù)。
[0089]并且，基于上述的實施例，該儲能系統(tǒng)中控制單元23可以包括第一 PID控制器235、第二 PID控制器236、第三PID控制器237和第四PID控制器238。
[0090]第一 PID控制器235，用于根據(jù)所述電容器的預設電壓給定值與所述電容器的當前電壓值采用第一預設算法獲取所述電容器的電流參考值；
[0091]第二 PID控制器236，用于根據(jù)所述蓄電池組的電流參考值與所述蓄電池組的當前電流值采用第二預設算法生成對直流斬波器11的控制信號，以控制所述直流斬波器11將所述電容器12的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組10的充電電壓，以使所述電容器12放電，而為所述蓄電池組10充電，進而最終通過所述蓄電池組10吸收風電機組22的輸出功率，或控制所述直流斬波器11將所述蓄電池組10的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器12的充電電壓，以為所述電容器12充電，而使所述蓄電池組10放電，進而最終通過所述蓄電池組10向電網(wǎng)輸出功率；
[0092]第三PID控制器237，用于根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的當前電流值和當前電壓值獲取逆變器交流側(cè)的當前輸出功率值，并根據(jù)所述當前輸出功率值與功率波動參考值采用第三預設算法獲取所述逆變器交流側(cè)的有功電流參考值；
[0093]第四PID控制器238，用于根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的當前電流值獲取逆變器交流側(cè)的當前有功電流值和當前無功電流值，且根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的有功電流參考值和所述逆變器交流側(cè)的預設無功電流參考值、所述逆變器交流側(cè)的當前有功電流值和當前無功電流值獲取所述逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值和無功電壓參考值，并根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值、無功電壓參考值、所述電容器的當前電壓值和預設電網(wǎng)電壓的初始相角值采用第四預設算法生成對所述逆變器的控制信號，以控制所述逆變器13將風電機組22通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器12充電，或控制所述逆變器13將所述電容器12的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器12放電。
[0094]PID控制器也就是比例-積分-微分控制器，由比例單元P、積分單元I和微分單元D三部分組成，根據(jù)PID控制原理對整個控制系統(tǒng)進行偏差調(diào)節(jié)，從而使被控變量的實際值與要求的給定值一致。
[0095]上述的第一預設算法、第二預設算法、第三預設算法和第四預設算法為預先儲存在各PID控制器中的控制程序，PID控制器根據(jù)相應的預設算法完成控制目標，上述的各種預設算法可采用已有技術中的各種控制算法，根據(jù)具體的控制需要設置。
[0096]下面結(jié)合圖5-圖7介紹通過上述的四個PID控制器對直流斬波器和逆變器進行控制的工作過程。
[0097]第一 PID控制器235將電容器的預設電壓給定值Vdrarf作為給定值，電容器的當前電壓值Vd。作為實際反饋值，采用第一預設算法獲取蓄電池組的電流參考值Ibataf，該電流參考值Ibataf也就是第二 PID控制器236中所需的電流給定值，進而第二 PID控制器236將蓄電池組的當前電流值Ibat作為實際反饋值采用第二預設算法生成對直流斬波器的控制信號，以通過直流斬波器對蓄電池組的充放電進行控制，實現(xiàn)蓄電池組與電容器之間能量的雙向流動。
[0098]上述的第一 PID控制器和第二 PID控制器用于對直流斬波器進行控制，生成對直流斬波器的控制信號，第一 PID控制器作為外環(huán)控制器，將截止頻率較低的電容器的輸出電壓作為控制量，而第二 PID控制器作為內(nèi)環(huán)控制器將截止頻率較高的蓄電池組的輸出電流作為控制量，構(gòu)成兩級串聯(lián)的閉環(huán)過程控制，以通過對直流斬波器的控制實現(xiàn)對蓄電池組的充放電控制，進而保證電容器兩端輸出電壓的穩(wěn)定性，使整個儲能系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。
[0099]第三PID控制器237根據(jù)逆變器交流側(cè)的當前電流值和當前電壓值獲取逆變器交流側(cè)的當前輸出功率值P，該當前輸出功率值P作為實際反饋值，而通過計算獲得的功率波動參考值P?作為給定值，采用第三預設算法獲取逆變器交流側(cè)的有功電流參考值Itof ;第四PID控制器238首先根據(jù)逆變器交流側(cè)的當前電流值I獲取逆變器交流側(cè)的當前有功電流值Id和當前無功電流值Iq，該當前有功電流值Id和當前無功電流值Iq即為實際反饋值，然后，根據(jù)逆變器交流側(cè)的有功電流值Id和無功電流值Iq (實際反饋值)、逆變器交流側(cè)的有功電流參考值Itof (給定值)和預設無功電流參考值I_f (該無功電流參考值I_f為根據(jù)需要人為設定的一電流值，該值的大小可以為零，或者其他數(shù)值，該預設無功電流參考值即作為給定值)獲取逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值Vtof和無功電壓參考值Vtffrf,再次，根據(jù)逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值Vtof、無功電壓參考值V_f、電容器的當前電壓值Vd。和預設電網(wǎng)電壓的初始相角值Θ #id采用第四預設算法生成對逆變器的控制信號，以通過逆變器對電容器的充放電進行控制，實現(xiàn)電容器與電網(wǎng)之間能量的雙向流動。
[0100]上述的第三PID控制器和第四PID控制器用于對逆變器進行控制，生成對逆變器的控制信號，第四PID控制器作為外環(huán)控制器，將截止頻率較低的逆變器交流側(cè)的輸出功率作為控制量，而第三PID控制器作為內(nèi)環(huán)控制器將截止頻率較高的逆變器交流側(cè)的輸出電流作為控制量，構(gòu)成兩級串聯(lián)的閉環(huán)過程控制，以通過對逆變器的控制實現(xiàn)對電容器的充放電控制，進而保證向電網(wǎng)并入電壓的穩(wěn)定性，使整個儲能系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。[0101 ] 本實施例中，控制單元具體包括四個PID控制器，第一 PID控制器和第二 PID控制器用于對直流斬波器進行控制，第三PID控制器和第四PID控制器用于對逆變器進行控制，并且，對直流斬波器和逆變器的控制均為閉環(huán)過程控制，使該儲能系統(tǒng)具有良好的動態(tài)特性，能更加有效的起到平抑風電機組輸出功率波動的作用，進一步較小風電機組輸出功率并網(wǎng)過程中對電網(wǎng)運行的影響，提高電網(wǎng)輸出電能的質(zhì)量。
[0102]并且，如圖5所示，上述的儲能系統(tǒng)中的儲能裝置還可以包括濾波器14，儲能系統(tǒng)還包括濾波解耦計算單元24。
[0103]濾波解耦計算單元24，用于根據(jù)所述濾波器14的等效電抗參數(shù)與所述逆變器13交流側(cè)的有功電流參考值Idref和無功電流參考值Iqref獲取逆變器交流側(cè)的有功電壓補償值Vd，和無功電壓補償值\，以對所述逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值和無功電壓參考值進行調(diào)整，并傳送給所述第四PID控制器238。
[0104]本實施例中，當儲能裝置中設置有濾波器時，為對濾波器產(chǎn)生的損耗進行預先補償，進一步的通過濾波解耦計算單元獲取逆變器交流側(cè)的有功電壓補償值和無功電壓補償值，以作為補償值疊加到逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值和無功電壓參考值上，以對逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值和無功電壓參考值進行調(diào)整，并傳送給第四PID控制器后，供第四PID控制器根據(jù)調(diào)整后的有功電壓參考值和無功電壓參考值獲取對逆變器的控制信號，以提高對逆變器的控制精度，進而提高整個儲能系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。[0105]并且，本實施中，可將濾波器等效電抗參數(shù)乘以逆變器交流側(cè)的有功電流參考值Itof獲得的無功電壓補償值\，疊加到無功電壓參考值Vvrf上，而將濾波器等效電抗參數(shù)?i乘以無功電流參考值I_f符號取反后獲得的有功電壓補償值Vd，疊加到有功電壓參考值Vdref上，構(gòu)成解耦控制方法，進一步提高整個儲能系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。
[0106]本領域普通技術人員可以理解:實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過包含程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0107]圖8為本發(fā)明實施例提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法的流程圖，如圖8所示，該儲能方法采用本發(fā)明實施例提供的儲能裝置，該方法包括:
[0108]步驟100、獲取蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)；
[0109]步驟110、采集所述儲能裝置中電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)；
[0110]步驟120、獲取風電機組的當前輸出功率值；
[0111]步驟130、根據(jù)所述蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)、電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)與所述風電機組的當前輸出功率值生成對所述儲能裝置中直流斬波器和逆變器的控制信號，以控制所述逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，且控制所述直流斬波器將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電，進而最終通過所述蓄電池組吸收風電機組的輸出功率；或控制所述逆變器將所述電容器的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電，且控制所述直流斬波器將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以為所述電容器充電，而使所述蓄電池組放電，進而最終通過所述蓄電池組向電網(wǎng)輸出功率。
[0112]本發(fā)明實施例提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法，采用本發(fā)明實施例提供的儲能裝置，為上述圖3裝置實施例的執(zhí)行方法，該方法中，當風電機組的輸出功率存在波動時，可通過儲能裝置吸收風電機組的輸出功率，或輸出功率以并入電網(wǎng)，以平抑風電機組將輸出功率并入電網(wǎng)過程中對電網(wǎng)造成的影響，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和電網(wǎng)輸出電能的質(zhì)量。
[0113]需要說明的是上述方法中的步驟100-步驟120之間并不包含任何時序關系，可順序執(zhí)行，也可按照任意時序執(zhí)行。
[0114]圖9為本發(fā)明另一實施例提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法的流程圖，在上述實施例的基礎上，進一步的，如圖9所示，該儲能方法中的步驟130具體包括:
[0115]步驟1301、將所述當前輸出功率值與記錄的歷史輸出功率值相比較，以產(chǎn)生功率變化值；
[0116]步驟1302、將所述功率變化值與設定閾值相比較，以產(chǎn)生功率波動參考值；
[0117]步驟1303、將所述蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)與預設狀態(tài)參數(shù)閾值相比較，以生成狀態(tài)信號；
[0118]步驟1304、在接收到所述狀態(tài)信號狀態(tài)下，根據(jù)所述功率波動參考值生成對所述直流斬波器和逆變器的控制信號，以控制所述逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，且控制所述直流斬波器將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電，進而最終通過所述蓄電池組吸收所述功率波動參考值的功率；或控制所述逆變器將所述電容器的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電，且控制所述直流斬波器將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以為所述電容器充電，而使所述蓄電池組放電，進而最終通過所述蓄電池組向電網(wǎng)輸出所述功率波動參考值的功率。
[0119]本實施例提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法，為上述圖4提供的儲能系統(tǒng)實施例的執(zhí)行方法，將步驟130中由一個功能模塊執(zhí)行的功能的進一步細化，使該執(zhí)行方法的結(jié)構(gòu)清晰化，以便更加清晰的理解該儲能方法的執(zhí)行過程。
[0120]并且，如圖9所示，上述的步驟1301中所述將所述當前輸出功率值與記錄的歷史輸出功率值相比較，以產(chǎn)生功率變化值可以包括:
[0121]步驟13011、計算當前時刻之前預設時間段內(nèi)風電機組的輸出功率值的平均值；
[0122]步驟13012、計算當前輸出功率值與所述平均值的差值，以產(chǎn)生所述功率變化值。
[0123]本實施例中，將當前時刻之前預設時間段內(nèi)風電機組的輸出功率值的平均值作為記錄的歷史輸出功率，然后計算當前輸出功率值與該平均值的差值，該差值作為功率變化值，該種計算功率變化值的方法，根據(jù)風電機組一段時間內(nèi)的輸出功率的變化情況作為判斷當前時刻風電機組輸出功率是否存在波動的依據(jù)，以對風電機組并網(wǎng)時的功率進行調(diào)整，在保證風電機組輸出功率波動不對電網(wǎng)運行造成影響的基礎上，可降低該儲能系統(tǒng)的啟動頻率，有利于風電機組和電網(wǎng)長期穩(wěn)定運行。
[0124]圖10為本發(fā)明又一實施例提供的平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法的流程圖，該儲能方法在圖8所示實施例的基礎上，進一步的，步驟100所述獲取蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)包括:
[0125]步驟1001、采集所述蓄電池組的當前電流值；
[0126]步驟110所述采集所述儲能裝置中電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)包括:
[0127]步驟1101、采集所述電容器的當前電壓值；
[0128]步驟1102、采集所述逆變器交流側(cè)的當前電流值；
[0129]步驟1103、采集所述逆變器交流側(cè)的當前電壓值。
[0130]本實施例中的步驟1001和步驟1101-步驟1103之間也不包含任何時序關系，可順序執(zhí)行，也可按照任意時序執(zhí)行。
[0131]進一步的，在上述實施例的基礎上，如圖10所示，該儲能方法中的步驟130具體包括:
[0132]步驟1305、第一 PID控制器根據(jù)所述電容器的預設電壓給定值與所述電容器的當前電壓值采用第一預設算法獲取所述蓄電池組的電流參考值；
[0133]步驟1306、第二 PID控制器根據(jù)所述蓄電池組的電流參考值與所述蓄電池組的當前電流值采用第二預設算法生成對直流斬波器的控制信號，以控制所述直流斬波器將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電，進而最終通過所述蓄電池組吸收風電機組的輸出功率，或控制所述直流斬波器將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以為所述電容器充電，而使所述蓄電池組放電，進而最終通過所述蓄電池組向電網(wǎng)輸出功率；[0134]步驟1307、第三PID控制器根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的當前電流值和當前電壓值獲取逆變器交流側(cè)的當前輸出功率值，并根據(jù)所述當前輸出功率值與功率波動參考值采用第三預設算法獲取所述逆變器交流側(cè)的有功電流參考值；
[0135]步驟1308、第四PID控制器根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的當前電流值獲取逆變器交流側(cè)的當前有功電流值和當前無功電流值，且根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的有功電流參考值和所述逆變器交流側(cè)的預設無功電流參考值、所述逆變器交流側(cè)的當前有功電流值和當前無功電流值獲取所述逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值和無功電壓參考值，并根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值、無功電壓參考值、所述電容器的當前電壓值和預設電網(wǎng)電壓的初始相角值采用第四預設算法生成對所述逆變器的控制信號，以控制所述逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，或控制所述逆變器將所述電容器的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電。
[0136]上述實施例的儲能方法為圖5所示系統(tǒng)實施例的執(zhí)行方法，通過四個PID控制器對直流斬波器和逆變器的工作狀態(tài)進行控制，并且，對直流斬波器和逆變器的控制均為閉環(huán)過程控制，使該儲能方法具有良好的動態(tài)特性，能更加有效的起到平抑風電機組輸出功率波動的作用，進一步較小風電機組輸出功率并網(wǎng)過程中對電網(wǎng)運行的影響，提高電網(wǎng)輸出電能的質(zhì)量。
[0137]并且，如圖10所示，該儲能方法中上述的步驟1307之后還包括:
[0138]步驟140、根據(jù)所述濾波器的等效電抗參數(shù)與所述逆變器交流側(cè)的有功電流參考值和無功電流參考值獲取逆變器交流側(cè)的有功電壓補償值和無功電壓補償值，以對所述逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值和無功電壓參考值進行調(diào)整，并傳送給所述第四PID控制器。
[0139]本實施例中，當儲能裝置中設置有濾波器時，為對濾波器產(chǎn)生的損耗進行預先補償，進一步的獲取逆變器交流側(cè)的有功電壓補償值和無功電壓補償值，以作為調(diào)整值疊加到逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值和無功電壓參考值上，以對逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值和無功電壓參考值進行調(diào)整，并傳送給第四PID控制器后，供第四PID控制器根據(jù)調(diào)整后的有功電壓參考值和無功電壓參考值獲取對逆變器的控制信號，以提高對逆變器的控制精度，進而提高整個儲能系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。
[0140]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種平抑風電機組輸出功率波動的儲能裝置，其特征在于，包括: 直流斬波器，其低壓側(cè)與蓄電池組相連，其高壓側(cè)與電容器相連，用于將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以使所述蓄電池組放電，而為所述電容器充電，和將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電； 逆變器，其直流側(cè)與所述電容器相連，其交流側(cè)用于與風電機組的并網(wǎng)接入點相連，用于將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，和將所述電容器輸出的直流電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平抑風電機組輸出功率波動的儲能裝置，其特征在于，還包括: 濾波器，連接于所述逆變器與風電機組并網(wǎng)接入點之間，用于過濾所述逆變器交流側(cè)輸出電流的諧波。
3.—種平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1或2所述的儲能裝置，還包括: 蓄電池組管理單元，與蓄電池組相連，用于獲取蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)； 采集單元，分別與所述儲能裝置中電容器和逆變器相連，用于采集所述電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)； 風電機組控制器，用于獲取風電機組的當前輸出功率值；` 控制單元，分別與所述蓄電池組管理單元、采集單元、風電機組控制器、所述儲能裝置中直流斬波器和逆變器相連，用于根據(jù)所述蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)、電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)與所述風電機組的當前輸出功率值生成對所述直流斬波器和逆變器的控制信號，以控制所述逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，且控制所述直流斬波器將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電，進而最終通過所述蓄電池組吸收風電機組的輸出功率；或控制所述逆變器將所述電容器的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電，且控制所述直流斬波器將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以為所述電容器充電，而使所述蓄電池組放電，進而最終通過所述蓄電池組向電網(wǎng)輸出功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元包括: 功率比較子單元，用于將所述當前輸出功率值與記錄的歷史輸出功率值相比較，以產(chǎn)生功率變化值； 功率波動值產(chǎn)生子單元，用于將所述功率變化值與設定閾值相比較，以產(chǎn)生功率波動參考值； 蓄電池組參數(shù)比較子單元，用于將所述蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)與預設狀態(tài)參數(shù)閾值相比較，以生成狀態(tài)信號； 平抑功率波動控制子單元，用于在接收到所述狀態(tài)信號狀態(tài)下，根據(jù)所述功率波動參考值生成對所述直流斬波器和逆變器的控制信號，以控制所述逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，且控制所述直流斬波器將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電，進而最終通過所述蓄電池組吸收所述功率波動參考值的功率；或控制所述逆變器將所述電容器的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電，且控制所述直流斬波器將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以為所述電容器充電，而使所述蓄電池組放電，進而最終通過所述蓄電池組向電網(wǎng)輸出所述功率波動參考值的功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述功率比較子單元包括: 平均值計算子單元，用于計算當前時刻之前預設時間段內(nèi)風電機組的輸出功率值的平均值； 功率變化值計算子單元，用于計算當前輸出功率值與所述平均值的差值，以產(chǎn)生所述功率變化值。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項所述的平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池組管理單元包括第一電流傳感器，其中， 所述第一電流傳感器與所述蓄電池組相連，用于采集所述蓄電池組的當前電流值； 所述采集單元包括第一電壓傳感器、第二電流傳感器和第二電壓傳感器，其中， 所述第一電壓傳感器與所述電容器相連，用于采集所述電容器的當前電壓值； 所述第二電流傳感器與所述逆變器的交流側(cè)相連，用于采集所述逆變器交流側(cè)的當前電流值； 所述第二電壓傳感器與所`述逆變器的交流側(cè)相連，用于采集所述逆變器交流側(cè)的當前電壓值。
7.根據(jù)權(quán)利要求3— 6中任一項所述的平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元包括: 第一 PID控制器，用于根據(jù)所述電容器的預設電壓給定值與所述電容器的當前電壓值采用第一預設算法獲取所述蓄電池組的電流參考值； 第二 PID控制器，用于根據(jù)所述蓄電池組的電流參考值與所述蓄電池組的當前電流值采用第二預設算法生成對直流斬波器的控制信號，以控制所述直流斬波器將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電，進而最終通過所述蓄電池組吸收風電機組的輸出功率，或控制所述直流斬波器將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以為所述電容器充電，而使所述蓄電池組放電，進而最終通過所述蓄電池組向電網(wǎng)輸出功率； 第三PID控制器，用于根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的當前電流值和當前電壓值獲取逆變器交流側(cè)的當前輸出功率值，并根據(jù)所述當前輸出功率值與功率波動參考值采用第三預設算法獲取所述逆變器交流側(cè)的有功電流參考值； 第四PID控制器，用于根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的當前電流值獲取逆變器交流側(cè)的當前有功電流值和當前無功電流值，且根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的有功電流參考值和所述逆變器交流側(cè)的預設無功電流參考值、所述逆變器交流側(cè)的當前有功電流值和當前無功電流值獲取所述逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值和無功電壓參考值，并根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值、無功電壓參考值、所述電容器的當前電壓值和預設電網(wǎng)電壓的初始相角值采用第四預設算法生成對所述逆變器的控制信號，以控制所述逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，或控制所述逆變器將所述電容器的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7中任一項所述的平抑風電機組輸出功率波動的儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能裝置中還包括濾波器，所述儲能系統(tǒng)還包括: 濾波解耦計算單元，用于根據(jù)所述濾波器的等效電抗參數(shù)與所述逆變器交流側(cè)的有功電流參考值和無功電流參考值獲取逆變器交流側(cè)的有功電壓補償值和無功電壓補償值，以對所述逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值和無功電壓參考值進行調(diào)整，并傳送給所述第四PID控制器。
9.一種平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1或2所述的儲能裝置，該方法包括: 獲取蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)； 采集所述儲能裝置中電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)； 獲取風電機組的當前輸出功率值； 根據(jù)所述蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)、電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)與所述風電機組的當前輸出功率值生成對所述儲能裝置中直流斬波器和逆變器的控制信號，以控制所述逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，且控制所述直流斬波器將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電，進而最終通過所述蓄電池組吸收風電機組的輸出功率；或控制所述逆變器將所述電容器的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電，且控制所述直流斬波器將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以為所述電容器充電，而使所述蓄電池組放電，進而最終通過所述蓄電池組向電網(wǎng)輸出功率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法，所述根據(jù)所述蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)、電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)與所述風電機組的當前輸出功率值生成對所述儲能裝置中直流斬波器和逆變器的控制信號，以控制所述逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，且控制所述直流斬波器將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電，進而最終通過所述蓄電池組吸收風電機組的輸出功率；或控制所述逆變器將所述電容器的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電，且控制所述直流斬波器將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以為所述電容器充電，而使所述蓄電池組放電，進而最終通過所述蓄電池組向電網(wǎng)輸出功率包括: 將所述當前輸出功率值與記錄的歷史輸出功率值相比較，以產(chǎn)生功率變化值； 將所述功率變化值與設定閾值相比較，以產(chǎn)生功率波動參考值； 將所述蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)與預設狀態(tài)參數(shù)閾值相比較，以生成狀態(tài)信號； 在接收到所述狀態(tài)信號狀態(tài)下，根據(jù)所述功率波動參考值生成對所述直流斬波器和逆變器的控制信號，以控制所述逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，且控制所述直流斬波器將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電，進而最終通過所述蓄電池組吸收所述功率波動參考值的功率；或控制所述逆變器將所述電容器的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電，且控制所述直流斬波器將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以為所述電容器充電，而使所述蓄電池組放電，進而最終通過所述蓄電池組向電網(wǎng)輸出所述功率波動參考值的功率。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法，其特征在于，所述將所述當前輸出功率值與記錄的歷史輸出功率值相比較，以產(chǎn)生功率變化值包括: 計算當前時刻之前預設時間段內(nèi)風電機組的輸出功率值的平均值； 計算當前輸出功率值與所述平均值的差值，以產(chǎn)生所述功率變化值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法，其特征在于，所述獲取蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)包括: 采集所述蓄電池組的當前電流值； 所述采集所述儲能裝置中電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)包括: 采集所述電容器的當前電壓值； 采集所述逆變器交流側(cè)的當前電流值； 采集所述逆變器交流側(cè)的當前電壓值。`
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法，其特征在于，所述根據(jù)所述蓄電池組的當前狀態(tài)參數(shù)、電容器和逆變器的當前狀態(tài)參數(shù)與所述風電機組的當前輸出功率值生成對所述直流斬波器和逆變器的控制信號，以控制所述逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，且控制所述直流斬波器將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電，進而最終通過所述蓄電池組吸收風電機組的輸出功率；或控制所述逆變器將所述電容器的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電，且控制所述直流斬波器將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以為所述電容器充電，而使所述蓄電池組放電，進而最終通過所述蓄電池組向電網(wǎng)輸出功率包括: 第一 PID控制器根據(jù)所述電容器的預設電壓給定值與所述電容器的當前電壓值采用第一預設算法獲取所述蓄電池組的電流參考值； 第二 PID控制器根據(jù)所述蓄電池組的電流參考值與所述蓄電池組的當前電流值采用第二預設算法生成對直流斬波器的控制信號，以控制所述直流斬波器將所述電容器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述蓄電池組的充電電壓，以使所述電容器放電，而為所述蓄電池組充電，進而最終通過所述蓄電池組吸收風電機組的輸出功率，或控制所述直流斬波器將所述蓄電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成所述電容器的充電電壓，以為所述電容器充電，而使所述蓄電池組放電，進而最終通過所述蓄電池組向電網(wǎng)輸出功率； 第三PID控制器根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的當前電流值和當前電壓值獲取逆變器交流側(cè)的當前輸出功率值，并根據(jù)所述當前輸出功率值與功率波動參考值采用第三預設算法獲取所述逆變器交流側(cè)的有功電流參考值； 第四PID控制器根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的當前電流值獲取逆變器交流側(cè)的當前有功電流值和當前無功電流值，且根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的有功電流參考值和所述逆變器交流側(cè)的預設無功電流參考值、所述逆變器交流側(cè)的當前有功電流值和當前無功電流值獲取所述逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值和無功電壓參考值，并根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值、無功電壓參考值、所述電容器的當前電壓值和預設電網(wǎng)電壓的初始相角值采用第四預設算法生成對所述逆變器的控制信號，以控制所述逆變器將風電機組通過并網(wǎng)接入點輸入電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，以為所述電容器充電，或控制所述逆變器將所述電容器的輸出電壓變換成交流電壓以通過并網(wǎng)接入點并入電網(wǎng)，以使所述電容器放電。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的平抑風電機組輸出功率波動的儲能方法，其特征在于，所述儲能裝置中還包括濾波器，該方法所述第三PID控制器根據(jù)所述逆變器交流側(cè)的當前電流值和當前電壓值獲取逆變器交流側(cè)的當前輸出功率值，并根據(jù)所述當前輸出功率值與功率波動參考值采用第三預設算法獲取所述逆變器交流側(cè)的有功電流參考值和無功電流參考值之后還包括: 根據(jù)所述濾波器的等效電抗參數(shù)與所述逆變器交流側(cè)的有功電流參考值和無功電流參考值獲取逆變器交流側(cè)的有功電壓補償值和無功電壓補償值，以對所述逆變器交流側(cè)的有功電壓參考值和無功電壓參考 值進行調(diào)整，并傳送給所述第四PID控制器。
【文檔編號】H02J3/32GK103490442SQ201210197089
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月14日
【發(fā)明者】劉先正, 蘇麗營, 楊明明, 王兆奎, 李文劍 申請人:華銳風電科技(集團)股份有限公司