风光互补发电系统中混合储能单元的容量优化

风光互补发电系统中混合储能单元的容量优化
摘要：现在的风能和太阳能资源都比较丰富，为了使这些可再生能源在发电aa
系统可以充分被利用，完美的风光互补建设，提高风光互补发电经济性、稳定性、可靠性，关于风光互补发电系统中混合储能单元的容量优化，我将简要的分析，
供同业内人士参考。

关键词：风光互补发电系统；意义；结构；储能
1 前言
风力发电和光伏发电具有明显的间歇性和随机性，当网格尺寸比较大，会对
电网的影响，储能技术可以改善风光储联合发电的稳定性和可靠性。

2 风光互补发电的意义
风光储联合发电系统的容量分配问题，是满足对负荷供电可靠性前提下，通
过一定的约束条件，用人工智能算法，使光伏/风/存储容量组合的成本最低。

在
容量分配中，通常配置的风光比例是使风光联合出力，可能接近负荷曲线，从而
减少电池的充放电次数和放电深度。

在不同的期望负荷下，容量分配的结果不同。

期望负荷和气象条件的变化使模型和算法的适应性较差。

风力发电和光伏发电具有随机性和间歇性，当并网规模较大，会对电网造成
影响，利用储能技术在一定程度上可以提高风光储联合发电的稳定性和可靠性。

但该储能装置成本相对较高，寿命相对较短，长期运行收益相对较低。

在各种能
源发电容量配比方面，国内外已经有了一些研究成果，如将社会利益最大化作为
目标，采用嵌套式遗传算法对风电/抽水蓄能的最优匹配容量问题做分析；从微网经济运行的角度出发，提出基于蓄电池内部特性建模的蓄电池容量确定方法，探
讨独立风光储微网系统蓄电池容量配置建议；提出超级电容器和蓄电池混合储能
的能量管理策略，采用混沌优化、粒子群等人工智能算法求解储能容量的优化配
置模型；考虑独立和并网两种模式对风/光/储容量进行最优配置。

3 基本结构
蓄电池和超级电容器通过半桥非隔离双向DC/DC变换器与直流母线连接。

半
桥式非隔离双向DC/DC变换器，所用器件少，成本较低，结构简单，运行稳定，
易于控制。

风光互补发电系统可分为控制环节、存储环节、能耗和发电环节。

风
力发电机产生的风能由一个不受控制的整流装置整流，然后由一个滤波装置过滤，再由DC/DC变换器控制，最后流入能量消耗和存储环节。

为了避免目前的入侵，
损坏光伏发电系统，它首先通过防反二极管，然后由DC / DC转换器控制，流向
能量消耗和存储环节。

当风光互补发电系统提供的能量PW超过所需要的能量PL的时候，超级电容
电池混合储能系统吸收多余的能量（PW-PL），并依据提出的能量管理策略，在
下一节中在超级电容器与蓄电池之间进行合理分配。

如果多余的电能超过了混合
存储系统的最大容量(PW－PL－Pb－Psc＞0)，则卸载负荷起作用，开始承担多余
的能量。

但是，如能量超过了卸载负荷的最大容量(Pd)max最大值，发电系统的
发电量也应相应调整。

4 储能单元DC/DC控制
4.1基于滑动滤波器的能量分配
系统中由EMS系统发出的参考有功功率Pref可分为低频与高频两部分，结合超级电容器于蓄电池两种能量存储设备，可以充分利用超级电容器功率密度大、
响应速度快等优点，同时避免了存储容量不足，超电容器在“波动频繁参与控制，
承担Pref相对平稳的部分由电池。

该方案可减少频繁充放电引起的充放电现象，改善电池充放电过程，延长电池的使用寿命，降低系统的运行成本。

对于滑动滤波、滑动窗口的大小会影响滑动滤波器的通带宽度和滑动滤波器的滤波效果可以通过移动平均滤波器调整高频功率T分布的尺寸控制，对功率优先存储单元、滤波提供给特定的电池功率值Pbat后（REF），它可以计算出一个给定的PSC功率超级电容器（REF）=“PBAT（参考）。

所以，小T滑动滤波器通带较窄，所得到的“滑动滤波PSC后（REF）PBAT （REF），越小，越能超级电容电池的分布、能量分布的少。

大T，大的滑动滤波器的通带，那么小的PSC（REF）和较大的PBAT（REF）而通过滑动滤波后。

超级电容器分配的能量越少，电池分配的能量就越多。

电池的放电，当电池储存的能量太多，在这个时候，随着T的增大增加电池的电力传输，并降低功率的超级电容器储能电池，释放减少；当超级电容器与蓄电池储能平衡，无需调节功率的大小，当T是不变的；电池容量太小，不可以减少，从而减少电池电量的释放，利用超级电容器的负载分担压力。

电池充电时，电池在储存太多的能量，充电功率可以减小电池；当超级电容器与蓄电池储能较为均衡，无需调节功率的大小，T 保持不变；当电池容量太小，用T的增加，增加电池的充电功率，同时可以降低超级电容器能承受。

4.2蓄电池储能单元控制策略
为了避免高功率电池的深度损坏，延长电池的使用寿命和混合储能系统，电池主要用于电力系统负荷和低频能量不匹配的电池DC/DC转换器与直流母线连接通过。

在文献中，根据DC /直流变换器的工作原理，与电流参考值控制策略Ibat （REF）算法，具有算法简单、易于控制等优点。

总结了以电感电流为控制变量的变流器控制策略。

计算出的电流是通过计算得到的参考功率PBAT（REF）与实际测量电压的Ubat，即Ibat的电流参考值（参考）。

通过滑模变结构控制器对电流进行控制，实现对变换器开关信号的控制，从而达到控制变换器的目的。

滑模变结构控制器是一种开关模态控制方法，是控制变换器开关信号的理想选择。

根据滑模变结构的工作原理，在能量存储单元的控制，实际的电感电流IBAT可以作为控制量，和开关函数S＝SBAT - IBAT（REF）（以U =符号（S）为约束）的建立。

通过符号函数确定实际电感电流与电感电流参考值之间的差值，得到控制量u，从而控制变换器开关管的通断。

4.3超级电容器储能单元控制策略
为了弥补单一蓄电池不足，延长了电池的使用寿命和提高系统的稳定性，充分利用混合储能系统的超级电容器发挥作用，根据其自身的特点，高频能量之间的不匹配的权力系统和能量耗散系统，通过参考功率PSC（REF）和实际计算电流电压USC，ISC电流参考值（参考），和ISC和实际电流的PID控制器与重复序列特异值的比较运算后之间的差异，从而得到开关，开关管驱动，控制变换器的开关。

5结束语
因此，一个合理的设备容量风光储发电机组配置，使它的能力有一个恒定的输出，有利于部门开发了一个基于特征的调度方案，而且还可以提高大型可再生能源并网验收，推广应用于更广泛的范围内。

参考文献
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