风电储能系统能量调度策略研究

理 化 学 参 数 的 变 化 对 蓄 电 池 剩 余 容 量 的 影 响 。文 中蓄 电池 的
作 者 简 介 ： 学 军 （９ ２ ） 男 ， 蒙古 通 辽 人 ， 士 ， 程 师 。 研 究 方 向 ： 力 系统 的 自动 化 和 风机 控 制 陶 １７ 一 ， 内 硕 工 电
一
】一 ９
发 展 Ｉ ｌ ｊ ｏ 针 对 风 电 并 网 出现 的 问题 ， 文 提 出 基 于 铅 酸 蓄 电 池 储 本 能 系 统 、 合 负 荷 用 电 预 测 信 息 ， 用 模 糊 理 论 “ 大 一 最 结 利 最
控｝罢 燕 ｌ！ 系ｌ ！ 制 ： 统． 嚣 器 ：
图 ｌ 风 电 储 能 调 动 系 统 结 构 框 图
Ｆｇ １ Ｗ ｉｄｅ ｅｇ ｏａ ｅｓｈ ｄ ｌ ｇｓ ｓ ｍ ｓ ｕ ｔｒ ｉｇａ ｉ． ｎ ｎ ｒｙ ｓ ｒｇ ｃ ｅ ｕｉ ｔ ｔ ｃ ｅｄａ ｒｍ ｔ ｎ ｙｅ ｒ ｕ
小 ” 成 理 论 ［ 合 理 调 度 储 能 系 统 充 放 电 的 电 量 。 善 并 网 合 ２ １ ， 改
及 仿 真 结 果 。控 制 器根 据 负荷 用 电 量预 测 信 息控 制储 能 系统 的 充 放 电 ， 不仅 能有 效抑 制 并 网后 电 网的 电能 波 动 也 能
优 化 风 电 的发 电质 量 。 Ｔ Ａ ＭＡ Ｌ Ｂ仿 真 结 果 表 明 ， 电 储 能 系统 能 量 调 度 策 略 和 控 制 器 是 有 效 的 ， 系统 能 够有 效减 小 风 该
｜ｃ（—。ｔｔ ｘ ０ ｓ － Ｊ（ｄ／ ｌ ％ ０ Ｑ ｉ）） Ｏ Ｑ
蓄电池的充放电的电压 ： Ｅ ＝ － ｘ （） ｂ Ｅ Ｒ ｉｔ
，Ｉ
（ １ ）
（） ２
ＥＥ ＫＳＣ Ｏ— ） 】 ＝ｏ ｘＯ／ ＣＱ。 ｄ＋ － ［ Ｓ Ｊ（ ｆ
， Ｉ
设 Ｑ 为 蓄 电 池 充 满 状 态 时 的额 定 容 量 ， 为 蓄 电 池 的 充
ｓｏ ａ ｅ ｓ ｓｅ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｅ ｌａ ｏｅ ａ ｔ ｎｏ ｍａｉ ｎ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｏ ｎ ｙ ｃ ｎ ｒ ｓｒ ｉ ｏ ｅ ｕ ｔ ａ ｉｎ ａ ｔｒｔ ｅ ｔ ｒ ｇ ｙ ｔ ｍ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｏ ｄ ｆ ｒ ｃ ｓ ｆ ｒ ｔ ；ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｏｈ ｉ ｏ ｓ ｅ ｎ ｔ ｌ ａ ｅ ｔ ｎ ｐ ｗ ｒｆ ｃ ｕ ｔ ｆ ｏ ａ ｌ ｏ ｅ ｈ ｄ
风 电场 并 网功 率 的 波动 。
关键 词 ：风 电储 能 ；模 糊 控 制 ；预 测 信 息 ；充放 电
中 图分 类 号 ： Ｍ６ ４ Ｔ ８ Ｔ １ ，Ｋ ２
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１ ７ — ２ ６ ２ １ ） １ ０ １ — ４ ６ ４ ６ ３ （０ ２ ０ — ０ ９ ０
ｏ ｐｕ ． ｕｔ ｔ
Ｋｅ ｒ ｓ ｗｉ ｄ ｐ ｗｅ ｔ ｒ ｇ ；ｆ ｚ ｙ ｃ ｎｒ ｌ ｏ ｅ ａ ｔ ｎ ｏ ｍａｉ ｎ；ｃ ａ ｇ ｎ ｉｃ ａｇ ｙ ｗｏ ｄ ： ｎ ｏ ｒｓｏ ａ ｅ ｕ ｚ ｏ ｔ ；ｆ ｒｃ ｓ ｉ ｆｒ ｔ ｏ ｏ ｈ ｒｅａ ｄ ｄｓｈ ｒｅ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｒ ｖ ｈ ｔ ｂ ｌ ｙ ｏ ｉ ｄ ｐ ｗ ｒｇ ｎ ｒ ｔ ｎ， ｕ ｐ ｅ ｓ ｎ ｏ ｎ ｏ ｅ ｕ ｏｖ ｌ ｇ ｕ ｔ ａｉ ｎ ａ ｄ ｆ ｃ ｅ ｓ ｒ ｃ ： ｏ ｉ ｏ ｅｔ ｅ ｓａ ｉ ｔ ｆｗ ｎ ｏ ｅ ｅ ｅ ａ ｉ ｍｐ ｉ ｏ ｓ ｐ ｒｓｉ ｆ ｏ ｗｉ ｄ ｐ ｗ ｒｄ ｅｔ ｏ ｔ ｅ ｆ ｃ ｕ ｔ ｎ ｉ ｋ ｒ ａ ｌ ｏ ｌ ｂ ｃ ｍｅ ａ ｍｐ ｒａ ｔｉｓ ｅ Ｂａ ｅ ｎ ｂ ｅ ｙ ｉｔｏ ｕ ｔ ｎ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓ ｏ ｉ ｄ ｐ ｗｅ ，ｗｉ ｅ ａｄ ｔ ｈ ｒｂ ｅ ｎ ｅ ｏ ｎ ｉ ｏ ｔ ｎ ｓ ｕ ． ｓ ｄ ｏ ｒ ｆ ｎ ｒ ｄ ｃｉ ｈ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓｉ ｆｗ ｎ ｏ ｒ ｉｌ ｏ ｉ ｃ ｔ ｒｇ ｒ ｏ ｔ ｅ ｐ ｏ ｌ ｍｓ ｉ ｈ ｐ ｗｅ ｕ ｌ ｙ，ｓａ ｉ ｔ ｎ ｕ ｅ ｙ ｔ ｅ ｇ ｄ ｉｔ ｇ ａｉｎ ｏ ｎ ｏ ｅ ， ｔｅ ｓ ｌ ｔ ｎ ｂ ｓ ｄ ｏ ｃ ｅ ｕ ｉｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ｓ ｏ ｒｑ ａｉ ｔ ｔ ｂ ｌ ｙ ｉｄ ｃ ｄ ｂ ｈ ｒ ｎ ｅ ｒ ｔ ｆ ｗｉｄ ｐ ｗ ｒ ｈ ｏ ｕ ｉ ａ ｅ ｎ ｓ ｈ ｄ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｉ ｉ ｏ ｏ ｎ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ｎ ｉ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｆ ｄ ｓ ａｃ ｅ ｙ ｔ ｍ ｏ ｔ ｌ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｕ ｚ ｈ ｏ ｙ ‘ ｉ ｓ ｅ ， ｈ ｄ ｌ ａ ｄ ｓｍｕ ａ ｉ ｅ ｕ ｔ ｏ ｉｐ ｔ ｈ ｒ ｓ ｓｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ａ ｅ ｎ ｆ ｚ ｙ ｔ ｅ ｒ ‘ ｃ ｏ ｓ ｏｅ Ｕ ｍ
测 、 能 系 统 （ 酸 蓄 电池组 成 ）风力 发 电机 组 （ 储 铅 、 不做 详 细介 绍 ） 和 调 度 控 系 统 制 器 ４大 部 分 ， 总体 结 构 框 图如 图 １ 示 。 其 所
负载用 电量预测
风 电机 组 发 电功 率
关 注 的焦 点 。 而 今 ， 能 作 为 主 要 的 可 再 生 能 源 ， 力 发 电 风 风 技 术 在 全 球 范 围 内迅 速 发 展 。目前 很 多 大 中型 风 电场 一 般 直 接 接 入 电 网 ，但 风 能 的 随 机 性 和 间 歇 性 导 致 风 电 电 能 波 动 从 而 影 响 电 网 电 能 质 量 ． 果 这 些 问 题 处 理 不 当 ． 仅 危 害 如 不 电 网 负 载 ， 生 产 生 活 带 来 巨 大 损 失 。 时 也 会 影 响 风 电 的 给 同
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｎｄ ｐ ｗｅ ｔ ｒ ｇ ｙ ｔ ｍ ｃ ｅ ｌｎｇ ｓ ｒ ｔ ｇ ｓ ａ ｃ ｆｗｉ ｏ ｒ ｓ ｏ ａ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｈ ｄｕ ｉ ｔ ａ ｅ ｙ
Ｔ Ｏ Ｘ ｅ ｕ Ｃ Ｅ ａｎ Ｙ Ｅ Ｈ ｎ — ａ Ａ ｕ － ｎ ， Ｈ Ｎ Ｎ —ａ， Ｕ ｏ ｇ ｕ ｎ ｊ ｘ （． Ｊ ￣ ｔｃＣ ． Hale Waihona Puke Baidu．Ｘ ｃ ａｇ４ １０ ， ｈｎ ； ． ｎｎＵ ＆ ｒｉ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈ ｎｚｏ ５ ０ ７ Ｃ ｉａ １Ｘ Ｅ ｃｒ ｏ Ｌｄ， ｕｈ ｎ ６ ０ ０ Ｃ ｉａ ２ Ｈｅａ ｎ ｅｓｙｏ ｃｎ ｌ ｙ Ｚ ｅｇｈ ｕ４ ０ ０ ， ｈｎ ） ｉ ｔ ｆＴ ｏ
第 ２ ０卷 第 １ 期
Ｖｏ ．Ｏ １ ２
Ｎｏ １ ．
电 子 设 计 工 程
Ｅｌ ｃ ｒ ｎ ｃ Ｄｅ ｉ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｔｏ ｉ ｓｇ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
２１ ０ ２年 １ 月
Ｊｎ ２ １ ａ． ０ ２
风电储能 系统能量调 度策略研 究
陶学军 ，陈娜娜 ，岳 红轩
（． 继 电 气股 份 有 限公 司 河 南 许 昌 ４ １ ０ ； ． 南 工业 大 学 河 南 郑 州 ４ ０ ０ ） １ 许 ６ ０ ０ ２河 ５ ０ ７ 摘 要 ： 了改 善 风 电 场 发 电的 稳 定性 ， 制 风 电 引起 的 电压 波 动 与 闪 变 ， 高含 风 电 电 力 系统 的 稳 定 性 问题 成 为 重 为 抑 提 要 的研 究 内容 ． 文 在 简要 介 绍 风 电的 特 点 的 基 础 上 ， 对 风 电并 网带 来 的 电能 质 量 及 稳 定 性 等 问题 ， 本 针 阐述 了基 于 能 量 调 度 技 术 的 解 决 方案 ． 细 介 绍 了基 于模 糊 理 论 ” 大一 小 ” 法 的调 度 系统控 制 器 和 系统 其 它 主要 部 分 的模 型 详 最 最 算
放 电时的端 电压 ， Ｅ为 受 控 电压 源 ， 为 电池 内 阻 ， 为 蓄 电 尺 巴 池 初 始 电 压 ， 为 极 化 常 数 ， 标 称 电 压 ， 为 试 验 系 数 ， Ｋ Ｅ 为 Ａ Ｂ
由 于 环 境 污 染 和 传 统 能 源 短 缺 问 题 日益 严 重 ．风 能 、 太
阳 能 、地 热 能 等 绿 色 可 再 生 能 源 的 开 发 利 用 已 成 为 全 世 界
１ 系统 的 整 体 结 构
风 电 储 能 系 统 能 量 调 度 主 要 包 括 ： 网 负 载 用 电 量 的 预 电
ｌ ｏ ｔｍ ａ ｄｏｈｒ ｏ ｒ ｔ ｓ ｙｔ ｒ ｎ ｏｕ ｅ ｅ ｉ ｏｔ ｌ ｓ ｏｔ ａ ｄｄｓ ａｇ ｆｈ ａｇｒｈ ｎ ｔｅ ｊｒ ａ ｓ ｉ ｓｓ ｍ ａｅｉ ｒｄ ｃｄｄ ｔ ｌＣ ｎｒｌ ｒ ｆ ｙｔｍ ｃｎｒｌ ｈ ｒｅ ｎ ｉ ｈｒｅｏ ｅ ｉ ｍａ ｐｔ ｏ ｈ ｅ ｆ ｔ ａ． ｏｅ ｏ ｓ ｅ ｏｃ ｇ ａ ｃ ｔ
《 电子设 计 工程 ｝ ０ ２年 第 １ ２１ 期
模型［ 考 虑温度 变化对 电池 的极化 反应 的影 响 ， 以 ２ ７ １ ， 并 ５℃
时 的特 性 作 为 参 考 标 准 ， 别 对 极 化 效 应 和 电 阻 进 行 温 度 补 分
偿 ， 极 化 效 应 的 温 度 补 偿 因 子 为 ： 一 ５ ； 电阻 的 温 度 对 Ｇ（ ２ ） 对 补 偿 因子 为 ： — ．２ ｘ 一 ５ ，其 中 ： 为 温 度 系 数 ； 为 电 １ ００ ５ （ ２ ） Ｇ 池的温度 。
后 的 电 网 品质 。本 文 基 于 ＭＡ Ｌ Ｂ ｓＭＵ Ｉ Ｋ建 立 了风 电储 Ｔ Ａ ，Ｉ Ｌ Ｎ
２ 系统 主 要 部 分 的 模 型 和 仿 真 结 果
２１ 铅 酸 蓄 电 池 的 数 学 模 型 ． 要 对 能 量 调 度 进 行 较 为 精 确 的 充 放 电控 制 ， 要 求 组 成 就
储 能 系统 的 铅 酸 蓄 电池 模 型 能 够 较 为 准 确 的 反 映 出 各 个 物
能 系统 能 量 调 度 策 略 的 整体 数 学 模 型 唧 设 计 了基 于 “ 大 一 ， 最 最 小 ” 法 的 能 量 调 度 控 制 器 ， 真 结 果 验 证 了 风 电储 能 系 算 仿 统 能 量 调 度 策 略 的 正确 性 及 控制 器 的 有效 性 。 收 稿 日期 ：０ １０ — ２ ２ １－ ９ ２ 稿 件 编 号 ：０ １９ ３ ２ １０ １３
ｉ ｔ ｇａ ｉｎ ｏ ｎ ｏ ｒ ｕ ｌｏ ｏ ｔ ｚ ｅ ｑ ａｉ ｆ ｎ ｏ ｒｇ ｎ ｒ ｔ ｎ ＭＡＴ ＡＢ ｓｍｕ ａｉｎ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ａ ｈ ｎ ｅ ｔ ｆｗｉｄ ｐ ｗｅ ，ｂ ｔ ｓ ｐ ｉ ｅ ｔ ｕ ｌ ｙ ｏ ｄ ｐ ｗｅ ｅ ｅ ａ ｉ ． ｒ ｏ ａ ｍｉ ｈ ｔ ｗｉ ｏ Ｌ ｉ ｌｔ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ｔ ｅ ｏ ｓ ｈ ｔ ｗｉｄ ｐ ｗｅ ｔｒ ｇ ｃ ｅ ｕ ｉ ｇ ｓ ａ ｅ ｙａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒｉ ｆ ｃ ｉｅ， ｎ ｅｓ ｓｅ ｃ ｎ ｓ ｏｈ ｔ ｅ ｆ ｃ ｕ ｔ ｎ ｏ ｅ ｐ ｗ ｒ ｎ ｏ ｒｓ ａ ｅ ｓ ｈ ｄ ｌ ｔ ｔ ｇ ｎ ｏ ｔ ｌ ｓｅ ｅ ｔ ｏ ｎ ｒ ｈ ｏ ｅ ｖ ａ ｄ ｔ ｙ ｔ ｍ ａ ｍｏ ｔ ｕ ｔ ａｉ ｆ ｈ ｏ ｅ ｈ ｈ ｌ ｏ ｔ