适用于风电机组的混合储能系统及控制方法
【技术领域】 [0001] ；本发明设及一种适用于风电机组单机的混合储能系统，包括多种不同 类型的储能装置、用于储能系统并网和功率控制的双向变流器及其控制方法、W及满足不 同应用模式要求的储能系统功率动态调节策略。
【背景技术】 [0002] ；由于风电机组的输出功率受风速变化影响，风速的随机性、波动性等特 点给风电机组并网带来了一些困难。风电机组并入电网主要影响包括W下几个方面：
[0003] (1)由于风速的变化导致风机输出功率出现大幅度变化，直接影响电力系统运行 的稳定性；
[0004] (2)当电网运行发生故障时，受低压穿越能力限制将使风场处于离网状态，该就导 致电网运行状况恶化；
[000引 做风电机组的功率受风速变化的限制，输出功率的预测有一定的难度，风电机组 功率可调度性差；
[0006] (4)当并网后的风电场受到大幅度的扰动时，电网无法承受其扰动带来的影响； 风电接入电网后严重影响原有电力系统的运行方式，该就对电网的容量提出更大的需求。
[0007] 而且目前大功率风电机组属于并网型机组，在电网故障时即便有充足的风能，风 电机组无法实现自启动和孤岛运行，无法作为电网黑启动电源。
【发明内容】
[000引发明目的；本发明提供一种适用于风电机组的混合储能系统，其目的是解决W往 的方式所存在的问题。
[0009] 技术方案；本发明是通过W下技术方案来实现的：
[0010] 一种适用于风电机组的混合储能系统，其特征在于：该系统包括混合储能装置、储 能双向变流器、电网接入模块和能量管理系统；混合储能装置通过储能双向变流器连接至 电网接入模块，能量管理系统连接储能双向变流器。
[0011] 混合储能装置包括全饥液流电池和裡电池两种，饥液流电池和裡电池采用DC/DC 变换装置通过直流母线链接，并一起接入储能双向变流器，DC/DC变换装置与能量管理系统 连接。
[0012] 储能双向变流器采用双环控制器，内环为储能系统电流环，外环为混合储能直流 电压环，混合储能系统电流环采用模糊PID控制器，电压环控制器输出电流Td与反馈值id 做比较作为模糊PID控制器的输入；
[001引前馈模糊自适应PID控制方法为；引入d轴、q轴电压禪合项，使状态方程解禪，采 用开环控制方式补偿可测量的扰动信号，然后把规则的条件用模糊集来表示，并将模糊控 制规则作为知识存入计算机的数据库中，根据不同的偏差、偏差变化率通过模糊推理在线 调整PID参数Kp、Ki、Kd，实现对系统的灵活控制；
[0014] 模糊控制器的输入变量是电流d-q轴分量及其变化率的模糊变量E和EC，本模糊 控制器为双输入单输出，选取7个模糊语言变量为控制器的输入变量，也就是负大NB、负中 醒、负小NS、零ZE、正小PS、正中PM、正大PB。选取模糊变量E的论域为[-6,6]，实际范围 为[-24,24]。在实现模糊控制的过程中，选用=角隶属度函数表征模糊变量的隶属关系； [0015] 当E较大时，为了加快系统的响应速度，应取较大的Kp，但为了避免由于初始时的 误差瞬间变大可能出现的微分饱和而使控制作用溢出许可的范围，应取较小的Kd，同时避 免出现积分饱和现象，一般取Ki为0;
[001引当偏差E处于中等大小时，Kp应取值小些，从而使系统的响应具有较小的超调量， 同时Ki的取值要恰当。在该种情况下，为保证系统的响应速度，此时Kd的取值要适中；
[0017] 当偏差E较小即接近设定值时，此时要增大Kp、Ki的取值而使系统具有良好的稳定 性，同时应增加系统的抗干扰性能W避免在系统的设定值附近出现大幅度的震荡。当EC较 小时，Kd取值增加，当EC较大时，KD取值减小；
[0018] 混合储能系统的实时有功和无功功率由能量管理模块进行动态调节，根据工作模 式的不同决定混合储能系统总的功率，并通过DC/DC调节电池侧直流电压实现功率的分 配，功率分配的过程实现饥液流电池S0C(荷电状态）调节。
[0019] 保证混合储能系统总功率满足应用要求的前提下通过两种电池功率分配采用滑 模变结构控制器调节饥液流电池的S0C;
[0020] 为了避免饥液流电池系统的电池饱和和放电能力不足，滑模变结构S0C调节控制 器在设计滑动面时，让S0C处在0. 2-0. 8之间，该样就把电池的实际状况直接考虑在控制器 的设计中，该样可W在基本不影响补偿风电机组出口的功率的基础上，延长电池的实用寿 命，直接带来经济价值；
[0021] 滑模控制器的输入为注入电网功率实际值及其参考值之差为：
[0022] 坤=P-P*
[0023] 系统的滑动面方程为；
[0024]
【主权项】
1. 一种适用于风电机组的混合储能系统，其特征在于：该系统包括混合储能装置、储 能双向变流器、电网接入模块和能量管理系统；混合储能装置通过储能双向变流器连接至 电网接入模块，能量管理系统连接储能双向变流器。
2. 根据权利要求1所述的适用于风电机组的混合储能系统，其特征在于：混合储能装 置包括全钒液流电池和锂电池两种，钒液流电池和锂电池采用DC/DC变换装置通过直流母 线链接，并一起接入储能双向变流器，DC/DC变换装置与能量管理系统连接。
3. 根据权利要求1所述的于风电机组的混合储能系统的控制方法，其特征在于：储能 双向变流器采用双环控制器，内环为储能系统电流环，外环为混合储能直流电压环，混合储 能系统电流环采用模糊PID控制器，电压环控制器输出电流i #d与反馈值i d做比较作为模 糊PID控制器的输入； 前馈模糊自适应PID控制方法为：引入d轴、q轴电压耦合项，使状态方程解耦，采用开 环控制方式补偿可测量的扰动信号，然后把规则的条件用模糊集来表示，并将模糊控制规 则作为知识存入计算机的数据库中，根据不同的偏差、偏差变化率通过模糊推理在线调整 PID参数KP、Kp KD，实现对系统的灵活控制； 模糊控制器的输入变量是电流d-q轴分量及其变化率的模糊变量E和EC，本模糊控制 器为双输入单输出，选取7个模糊语言变量为控制器的输入变量，也就是负大NB、负中匪、 负小NS、零ZE、正小PS、正中PM、正大PB ;选取模糊变量E的论域为[-6, 6]，实际范围为 [-24, 24];在实现模糊控制的过程中，选用三角隶属度函数表征模糊变量的隶属关系； 当E较大时，为了加快系统的响应速度，应取较大的KP，但为了避免由于初始时的误差 瞬间变大可能出现的微分饱和而使控制作用溢出许可的范围，应取较小的KD，同时避免出 现积分饱和现象，一般取1为O ; 当偏差E处于中等大小时，Kp应取值小些，从而使系统的响应具有较小的超调量，同时 1的取值要恰当；在这种情况下，为保证系统的响应速度，此时K D的取值要适中； 当偏差E较小即接近设定值时，此时要增大KP、&的取值而使系统具有良好的稳定性，