专利名称：基于灰色模型控制的风力发电储能装置及方法
技术领域：
本发明主要涉及一种风力发电储能装置及方法，特别是涉及一种基于灰色模型控制的风力发电储能装置及方法。
背景技术：
随着世界能源消耗的加快，传统能源储量的减少，风力发电这种绿色能源越来越得到重视，并具有取之不尽用之不竭的优势。世界各国都出台各项政策大力扶持风电产业， 近几年我国的风电产业也得到了飞速发展，从引进技术，到自主研发，国产化率得到大幅提高，国产风电机已占主导地位。在风力发电发展的同时，由于大量间隙性和随机性风电能源注入电网，风电机的稳定性、安全性以及电网的调度管理将面临新的挑战。大规模风电接入使电力系统面临若干挑战，为了把握风电出力变化规律，减少电力系统的不确定性，增强电力系统的安全性和可靠性，提出了采用储能装置来稳定控制输出功率的控制策略。这将为风电并网而带来的电力系统不稳定提供有效的解决方法，对于电力系统经济、安全、可靠地运行以及提高其运行效益具有特别重要的意义。
发明内容
发明目的
本发明提出了一种基于灰色模型控制的风力发电储能装置及方法，其目的是为了减少电力系统的不确定性，增强电力系统的安全性和可靠性。技术方案
一种基于灰色模型控制的风力发电储能装置，建立在风电场与电网之间，其特征在于 该储能装置主要由控制单元、AC/DC整流器、DC/AC逆变器、双向DC/DC变换器及储能用的超级电容器储能单元构成；控制单元分别连接AC/DC整流器、DC/AC逆变器和双向DC/DC变换器，AC/DC整流器与DC/AC逆变器之间连接有双向DC/DC变换器，双向DC/DC变换器与超级电容器储能单元相连接。所述DC/DC变换器的低压端连接超级电容器储能单元，DC/DC变换器的高压端连接AC/DC整流器和DC/AC逆变器。所述双向DC/DC变换器用于实现直流低压侧超级电容器储能单元与直流高压侧之间的能量转换，其电路结构为超级电容器储能单元一端连接电感L的一端，电感L的另一端分别连接绝缘栅双极晶体管S1的发射极、绝缘栅双极晶体管&的集电极、二极管D1的正极、二极管A的负极，绝缘栅双极晶体管S1的集电极与二极管D1的负极连接电容C的一端，电容C的另一端连接绝缘栅双极晶体管&的发射极、二极管&的正极和超级电容器储能单元的另一端。所述的超级电容器储能单元为超级电容器的串联、并联或串并联组合。一种如上所述基于灰色模型控制的风力发电储能装置的储能方法， 其特征在于为了充分利用风能，风电场以最大运行方式运行，采用改进的
5灰色模型针对风电场前若干时刻的输出功率预测出未来时刻的输出功率，将
权利要求
1 一种基于灰色模型控制的风力发电储能装置，建立在风电场与电网之间，其特征在于该储能装置主要由控制单元、AC/DC整流器、DC/AC逆变器、双向DC/DC变换器及储能用的超级电容器储能单元构成；控制单元分别连接AC/DC整流器、DC/AC逆变器和双向DC/DC 变换器，AC/DC整流器与DC/AC逆变器之间连接有双向DC/DC变换器，双向DC/DC变换器与超级电容器储能单元(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的基于灰色模型控制的风力发电储能装置，其特征在于所述 DC/DC变换器的低压端连接超级电容器储能单元(1 )，DC/DC变换器的高压端连接AC/DC整流器和DC/AC逆变器。
3.根据权利要求1所述的基于灰色模型控制的风力发电储能装置，其特征在于所述双向DC/DC变换器用于实现直流低压侧超级电容器储能单元与直流高压侧之间的能量转换，其电路结构为超级电容器储能单元(1) 一端连接电感L的一端，电感L的另一端分别连接绝缘栅双极晶体管S1的发射极、绝缘栅双极晶体管&的集电极、二极管D1的正极、二极管D2的负极，绝缘栅双极晶体管S1的集电极与二极管D1的负极连接电容C的一端，电容C 的另一端连接绝缘栅双极晶体管&的发射极、二极管A的正极和超级电容器储能单元(1) 的另一端。
4.根据权利要求1、2或3所述的基于灰色模型控制的风力发电储能装置，其特征在于 所述的超级电容器储能单元(1)为超级电容器的串联、并联或串并联组合。
5.一种如权利要求1所述基于灰色模型控制的风力发电储能装置储能方法，其特征在于为了充分利用风能，风电场以最大运行方式运行，采用改进的灰色模型根据风电场前若干时刻的输出功率预测出未来时刻的输出功率，将 5^(1: + 1) = 2^(4:+1)-5^( )与电网需要风电场提供的功率进行比较，超出电网所需提供的功率部分进行储存，当风速下降后，风电场的输出功率达不到电网所需提供功率时，低于电网所需提供的功率将由储能装置补充，仍以电网所需功率输出；具体步骤如下首先针对风力发电的特点，建立改进的灰色模型对风力发电输出功率进行预测1)、在建立GM(1，1)模型中，令JTw为GM(1，1)建模序列，
6.根据权利要求5所述的基于灰色模型控制的风力发电储能方法，其特征在于采用风电场交流侧并联功率转换系统方式，当风电场以最大运行方式运行，将风电场输出功率高于电网需要风电场提供功率部分的三相交流电能经AC/DC整流器变为直流电能，进行储能；当需要储能装置进行能量释放时，通过DC/AC逆变器将直流逆变成可控的三相交流；该储能装置的储能元件采用超级电容器储能单元(1)，将灰色模型预测后得到的超出电网所需提供功率的储存能量部分通过超级电容器储能单元进行风力发电储能，或将低于电网所需提供功率的能量部分由风力发电储能装置进行能量释放，采用并联补偿平滑风力发电系统出力，以风力发电输出功率和电网所需提供功率作为控制信号，对风力发电储能装置进行控制。
7.根据权利要求5所述的基于灰色模型控制的风力发电储能方法，其特征在于采用该灰色模型除直接得到预测结果外，还可通过输入数据的处理和输出结果的残差处理，以减小误差。
全文摘要
本发明涉及一种基于灰色模型控制的风力发电储能装置及方法，该储能装置主要由控制单元、AC/DC整流器、DC/AC逆变器、双向DC/DC变换器及储能用的超级电容器储能单元构成；控制单元分别连接AC/DC整流器、DC/AC逆变器和双向DC/DC变换器，AC/DC整流器与DC/AC逆变器之间连接有双向DC/DC变换器，双向DC/DC变换器与超级电容器储能单元相连接；本发明基于灰色模型控制提出了采用储能装置来稳定控制输出功率的控制策略，减少了电力系统的不确定性，增强了电力系统的安全性和可靠性,为风电并网而带来的电力系统不稳定提供有效的解决方法。
文档编号H02J3/28GK102280896SQ20111023195
公开日2011年12月14日 申请日期2011年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者卢芸 申请人:沈阳工业大学