并联储能系统平抑风电功率波动的仿真研究

率 主要 取 决 于接 人 母 线 电压 和 向 电 网注 入 的 电流
与系统交换大量的有功功率 。将 Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ和储能
研 圆 萨
并联储能系统平抑风电功率波动的仿真研究
杨海姣 ， 边敦新 ， 李改革
（ １ ． 山 东理 工 大学 电气与 电子 工程 学院 ， 淄博 ２ ５ ５ ０ ４ ９ ） 摘 要： 分析 了 ｓ Ｔ ＡＴ ｃ ｏＭ／ Ｂ Ｅ ｓ ｓ的 工作原理 ， 建立 了 Ｓ Ｔ Ａ ＴＣ ＯＭ／ Ｂ Ｅ Ｓ Ｓ的数 学模 型 ， 设计 了基 于电
Ｆ ｌ ｕ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ Ｗｉ ｎ ｄ Ｆ ａ ｒ ｍｓ
Ｙ ＡＮＧ Ｈａ ｉ － ｊ ｉ ａ ｏ ， Ｂ Ｉ ＡＮ Ｄｕ ｎ — ｘ ｉ ｎ ， Ｌ Ｉ Ｇａ ｉ — ｇ ｅ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ Ｓ ＴＡＴＣＯＭ ／ ＢＥ Ｓ Ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ，ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ
流 解耦控 制 策略 的控 制框 图 ， 利 用 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ／ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ仿 真 证 明 ｓ Ｔ Ａ Ｔｃ ｏＭ／ Ｂ Ｅ ｓ ｓ平抑风 电功率 波动 的
有 效性 。
关键 词 ： 风 电并 网 ， 功 率波动 ， 储能， Ｓ Ｔ Ａ Ｔ ＣＯＭ
Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｐａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ Ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ Ｒｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ Ｐｏ ｗｅ ｒ
中图分类 号 ： Ｔ Ｍ６ １ ４
文 献标识 码 ： Ａ
文章 编号 ： ０ ２ １ ９ － ２ ７ １ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ４ ３ — ０ ５
风 电作 为 清洁 能源有 着广 阔的发展 前景 。风 电 的波 动性 与 间歇 性决 定 了风 电输 出功 率 的波 动 ， 大 规模 风 电并 网可 能 引起 风 电场并 网节 点 的 电压 、 频 率波动较大 ， 影 响 系 统 的 电能 质 量 和稳 定 性 ， 对 电 网的调度 与控 制带来 影 响【 ” 。
目前风 电场有功 出力波动多采用直接调节风 力发电机转速 、 桨距等方法 ， 通过改变机组的运行
状 态抑 制风 电 出力 的间歇 与 波动 ， 从 而 平滑 的注 入
静 止同步补偿器具有可连续跟踪无功功率 ， 响应速 度 快 ，损耗 噪声小等优点在近年来得到广泛地应
用 。然而 基于 电压 型变换 器 Ｖ Ｓ Ｃ的 Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ， 它 的
Ｖｏ １ ． １ ６ Ｎｏ ． ５
Ｍａ ｖ． ２ ０１ ３
２ ０ １ ３ 年５ 月
仅仅能吸收很小的有功功率 为装置额定容量的 １ ％ ２ ％ ） 以抵消装置本身 的有功损耗 ， 并通过控制
维 持直 流 电压 在 一定 的范 围 内 ， 电容起 着 电压 支 撑 的作 用 。 因此 Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ 只能在 两个象 限 内运 行 ， 也 就 是说 只能发 出无 功 功率 和 吸收无 功 功率 ， 而 不 能
电网［ ２ １ 。随着储能技术和电力电子技术的发展 ， 储能
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ３ — ２ ８
直流侧是 电容 ， 储存的能量非常有限 ， 而Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ
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第１ ６ 卷
Байду номын сангаас
第５ 期
奄 涤般 闲
Ｐ ０ Ｗ ＥＲ Ｓ ＵＰ Ｐ Ｌ Ｙ Ｔ ＥＣ ＨＮＯＬ ＯＧＩ Ｅ Ｓ Ａ ＮＤ ＡＰ Ｐ Ｌ Ｉ Ｃ Ａ ＴＩ Ｏ ＮＳ
Ｓ ＴＡＴＣＯＭ ／ ＢＥＳ Ｓ ｉ ｓ ，ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ｄｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｉｎ ｆ ｇ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｇ ｙ ｏ ｆ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ， ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎｅ ｄ Ｕｓ ｅ ｄ Ｍａ ｄ ａ ｂ ／ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｖ ｅ ｉｆ ｒ ｉｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｓ ＴＡＴＣＯＭ ／ ＢＥＳ Ｓ ｓ ｍｏ ｏ ｔ ｈ ｔ ｈｅ ｗｉ ｎ ｄ ｐ ｏｗｅ ｒ ｌｕ ｆ ｃ ｔ ｕａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ： ｗｉ ｎ ｄ ｐｏ ｗｅ ｒ ， ｗｉ ｎ ｄ ｐｏ ｗｅ ｒ ｌ ｆ ｕｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｂ ａ ｋｅ ｒ ｙ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ， Ｓ ＴＡＴＣＯＭ
值；
和Ｏ ／ ２ ｍ ｉ 是Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ电压输出角度的最大
值和最小值。这些角度与系统电压 、等效阻抗 和
Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ／ Ｂ Ｅ Ｓ Ｓ 的 最 大 限 流 值 有 关 。 Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ ０ Ｍ／ Ｂ Ｅ Ｓ Ｓ向系 统 注 入 的有 功 功 率 和无 功 功
系统不但可 以控制风力发 电输 出的有功功率 ， 而且
当储 能 容量 足 够 大 时 ， 还 可 以用 于 电力 调 峰 ， 使 风
力发 电机组作为调度单元运行。风电场并 网接入点
的无 功 波 动 通 常情 况 下 是 并 联 无 功 补偿 装 置 进 行 无 功调 节 ， 比如 电容器 补偿 ， 同步 调相 机 ， 静 止无 功 补偿 器 （ ｓ ｖ ｃ） 和静 止 同步补 偿 器 （ Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ ０ Ｍ） ， 其 中