1.一种应用于微型风电系统的压缩空气混合储能系统,其特征是:包括风力发电机组,所述风力发电机组通过Boost变换器连接到直流母线,蓄电池通过双向DC/DC变换器也连接在直流母线上;压缩/膨胀设备与永磁同步发电/电动机同轴连接,并通过双向AC/DC变流器连接到直流母线;
所述双向DC/DC变换器采用同步旋转dq坐标系PI控制,利用功率外环PI调节生成参考电流分量,再由电流内环反馈及补偿控制使dq轴电流跟踪参考值,气压反馈和补偿PI控制器用来控制涡旋机气体出口和气罐之间的电磁阀阀门开度,从而完成膨胀过程中涡旋机入口气体压力和流量的控制。
2.如权利要求1所述的一种应用于微型风电系统的压缩空气混合储能系统,其特征是:所述压缩/膨胀设备为涡旋式压缩膨胀一体机,具体包括动涡盘和静涡盘,压缩模式时,动涡盘在原动机驱动下旋转,将气体从进气口吸入,依次进入压缩腔室和排气腔室,气体因腔室容积变化而压缩,最终压缩气体经中心气孔排出进入气罐。
3.如权利要求1所述的一种应用于微型风电系统的压缩空气混合储能系统,其特征是:所述涡旋式压缩膨胀一体机膨胀模式时,旋转方向与压缩模式的旋转方向相反,压缩气体由中心气孔进入,在动静涡盘组成的封闭腔室内膨胀后排出,并通偏心主轴功率输出,完成气体内能和机械能的转化。
4.如权利要求1所述的一种应用于微型风电系统的压缩空气混合储能系统,其特征是:所述Boost变换器后端的母线电压保持恒定,改变Boost变换器的占空比以改变风机转速,进而改变风机工作点,保证其工作在传统风力发电模式下的最大功率跟踪状态。
5.一种应用于微型风力压缩空气储能系统的实时负荷预测控制方法,其特征是:包括以下步骤:
(1)根据压缩空气储能风力发电系统结构,建立定桨距永磁直驱结构下的风力发电系统模型;
(2)对系统中的压缩/膨胀设备进行特性分析,建立涡旋式复合机动态模型;
(3)确定系统运转在压缩与膨胀模式下出工和系统部件的工作状态;
(4)选取时间序列差分自回归模型,对系统负荷进行预测,以预测值作为前馈控制量,提前调度压缩空气储能系统运转,进行压缩和膨胀时的能量控制。
6.如权利要求5所述的一种应用于微型风力压缩空气储能系统的实时负荷预测控制方法,其特征是:所述步骤(1)中,风轮机获得的风能表示为:
其中ρ为空气密度,r为风力机半径,v为风速大小,ωm为叶尖速,Cp为风能利用系数,A为常数。
7.如权利要求5所述的一种应用于微型风力压缩空气储能系统的实时负荷预测控制方法,其特征是:所述步骤(2)中,将压缩气体看作理想气体,综合考虑涡旋式复合机运行时流量、转矩与转速和气压之间的关系,考虑气体泄漏和摩擦损耗,建立涡旋式复合机动态模型。
8.如权利要求5所述的一种应用于微型风力压缩空气储能系统的实时负荷预测控制方法,其特征是:所述步骤(3)中,压缩/膨胀设备与磁同步发电/电动机直接相连,经双向DC/AC变流器接入直流母线,双向变流器采用同步旋转dq坐标系PI控制,利用功率外环PI调节生成参考电流分量,再由电流内环反馈及补偿控制使dq轴电流跟踪参考值。
9.如权利要求5所述的一种应用于微型风力压缩空气储能系统的实时负荷预测控制方法,其特征是:所述步骤(3)中,利用气压反馈和补偿PI控制器控制涡旋机气体出口和气罐之间的电磁阀阀门开度,完成膨胀过程中涡旋机入口气体压力和流量的控制。
10.如权利要求5所述的一种应用于微型风力压缩空气储能系统的实时负荷预测控制方法,其特征是:所述步骤(4)中,系统运行过程中,风机和负荷的功率差经时间序列差分自回归模型模块预测后得到压缩空气储能系统参考功率,经过压缩空气储能系统延迟时间后输出实际功率,未被压缩空气储能系统吸收的剩余功率由蓄电池补充。