用于风电功率平抑的飞轮储能阵列功率协调控制策略

摘要

风电输出功率存在随机性和波动性的问题,使得电网调频难度加大。采用飞轮储能匹配风电的形式可以减小其功率波动,提高并网能力。以交流母线并联的飞轮储能阵列为研究对象,首先针对现有功率分配策略中存在的问题,提出一种考虑功率分配上限和能使各单元荷电状态(SOC)趋于一致的功率协调控制策略。同时为保证功率控制精度和储能系统的响应速度,采用对储能阵列进行分层分组控制的方法。然后建立了飞轮储能单元功率跟随控制模型和飞轮储能阵列功率控制模型,并通过一组飞轮储能单元的充放电仿真验证了所提协调控制策略的可行性和优势。最后基于飞轮储能实时补偿风电功率中高频成分的方法来平滑风电输出功率的波动。采用2 MW的飞轮储能阵列匹配10 MW风电,其中2 MW飞轮储能阵列由8台250 kW/50(kW·h)飞轮储能单元组成,10 MW风电由5台2 MW风电机组组成。飞轮储能阵列采用仿真模型,风电输出功率采用200 min的实测运行机组的数据。仿真结果验证了所提出的控制策略和分层分组控制方法的有效性,也表明了飞轮储能匹配风电可以显著降低风电功率的波动量,且能满足国家相关标准(GB/T 19963—2011)的要求。