【摘要】：提出了一種將儲(chǔ)能裝置接入傳統(tǒng)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)背靠背變換器直流側(cè)的新型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),通過(guò)對(duì)已有的背靠背變換器實(shí)施功率控制策略,可以有效地抑制風(fēng)速隨機(jī)化引起的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)輸出功率的波動(dòng)。在分析系統(tǒng)構(gòu)成及功能的基礎(chǔ)上,提出了背靠背變換器相應(yīng)的功率控制策略,并根據(jù)所建立的新型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制模型,在EMTDC/PSCAD仿真環(huán)境以及3kW雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)下進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析。研究結(jié)果表明,在風(fēng)速波動(dòng)的情況下該系統(tǒng)能夠按照優(yōu)化控制策略得到平滑的功率輸出,實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的去隨機(jī)化過(guò)程。
【圖文】：

圖１傳統(tǒng)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)框圖Ｆｉｇ．１ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＤＦＩＧｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ從端口特性分析，若將雙饋式感應(yīng)發(fā)電機(jī)和背靠背變換器作為一個(gè)整體考慮（如虛線框所示），該系統(tǒng)可看成一個(gè)單輸入單輸出系統(tǒng)。進(jìn)一步從能量流動(dòng)的凈功率概念出發(fā)，風(fēng)力機(jī)從風(fēng)能中轉(zhuǎn)換得到的隨風(fēng)速波動(dòng)的機(jī)械功率Ｐｍ在忽略各種損耗后，即為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)輸出功率：ＰＡ＝Ｐｍ（１）新型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是將儲(chǔ)能裝置接入傳統(tǒng)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)背靠背變換器直流側(cè)，如圖２所示。圖２新型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)框圖Ｆｉｇ．２ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｎｏｖｅｌＤＦＩＧｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ從端口特性的能量流動(dòng)關(guān)系分析，若仍然將雙饋式感應(yīng)發(fā)電機(jī)和背靠背變換器作為一個(gè)整體考慮，新型系統(tǒng)則可看成為一個(gè)雙輸入單輸出的系統(tǒng)。其輸入是風(fēng)力機(jī)提供的機(jī)械功率和儲(chǔ)能裝置提供的補(bǔ)償功率的疊加，輸出為并網(wǎng)點(diǎn)功率。儲(chǔ)能系統(tǒng)既提供ＲＳＣ按最大風(fēng)能跟蹤控制要求所需的轉(zhuǎn)差功率，又能通過(guò)ＧＳＣ對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)提供補(bǔ)償?shù)挠泄β�。從能量流�?dòng)的凈功率概念出發(fā)，，此時(shí)并網(wǎng)點(diǎn)輸出有功功率可表達(dá)為：ＰＡ＝Ｐｍ＋Ｐｅｓｓ（２）式中：Ｐｅｓｓ為儲(chǔ)能裝置提供的補(bǔ)償功率。從式（１）、式（２）可以看出，傳統(tǒng)的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中由風(fēng)速引起的機(jī)械功率波動(dòng)必然會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)點(diǎn)輸出功率的波動(dòng)；而新型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，控制儲(chǔ)能裝置與電網(wǎng)交換的有功功率可對(duì)傳統(tǒng)方式下并網(wǎng)點(diǎn)的功率波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，從而有可能在并網(wǎng)點(diǎn)獲得平穩(wěn)的輸出功率。另一方面，從背靠背變換器所能控制的功率流動(dòng)情況來(lái)看，如圖２所示，并網(wǎng)點(diǎn)Ａ的有功功率流動(dòng)

１傳統(tǒng)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)框圖Ｆｉｇ．１ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＤＦＩＧｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ從端口特性分析，若將雙饋式感應(yīng)發(fā)電機(jī)和背靠背變換器作為一個(gè)整體考慮（如虛線框所示），該系統(tǒng)可看成一個(gè)單輸入單輸出系統(tǒng)。進(jìn)一步從能量流動(dòng)的凈功率概念出發(fā)，風(fēng)力機(jī)從風(fēng)能中轉(zhuǎn)換得到的隨風(fēng)速波動(dòng)的機(jī)械功率Ｐｍ在忽略各種損耗后，即為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)輸出功率：ＰＡ＝Ｐｍ（１）新型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是將儲(chǔ)能裝置接入傳統(tǒng)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)背靠背變換器直流側(cè)，如圖２所示。圖２新型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)框圖Ｆｉｇ．２ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｎｏｖｅｌＤＦＩＧｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ從端口特性的能量流動(dòng)關(guān)系分析，若仍然將雙饋式感應(yīng)發(fā)電機(jī)和背靠背變換器作為一個(gè)整體考慮，新型系統(tǒng)則可看成為一個(gè)雙輸入單輸出的系統(tǒng)。其輸入是風(fēng)力機(jī)提供的機(jī)械功率和儲(chǔ)能裝置提供的補(bǔ)償功率的疊加，輸出為并網(wǎng)點(diǎn)功率。儲(chǔ)能系統(tǒng)既提供ＲＳＣ按最大風(fēng)能跟蹤控制要求所需的轉(zhuǎn)差功率，又能通過(guò)ＧＳＣ對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)提供補(bǔ)償?shù)挠泄β省哪芰苛鲃?dòng)的凈功率概念出發(fā)，此時(shí)并網(wǎng)點(diǎn)輸出有功功率可表達(dá)為：ＰＡ＝Ｐｍ＋Ｐｅｓｓ（２）式中：Ｐｅｓｓ為儲(chǔ)能裝置提供的補(bǔ)償功率。從式（１）、式（２）可以看出，傳統(tǒng)的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中由風(fēng)速引起的機(jī)械功率波動(dòng)必然會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)點(diǎn)輸出功率的波動(dòng)；而新型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，控制儲(chǔ)能裝置與電網(wǎng)交換的有功功率可對(duì)傳統(tǒng)方式下并網(wǎng)點(diǎn)的功率波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，從而有可能在并網(wǎng)點(diǎn)獲得平穩(wěn)的輸出功率。另一方面，從背靠背變換器所能控制的功率流動(dòng)情況來(lái)看，如圖２所示，并網(wǎng)點(diǎn)Ａ的有功功率流動(dòng)又
【作者單位】： 國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(50837003) 國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)資助項(xiàng)目(2009CB219701)~~
【分類號(hào)】：TM614

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本文編號(hào)：2546855