【摘要】清潔能源的利用已經(jīng)成為當(dāng)今世界能源利用的必然趨勢，而風(fēng)力發(fā)電更因?yàn)轱L(fēng)資源分布廣泛和易于獲得而得到全球范圍的推廣應(yīng)用。但由于風(fēng)資源的不可控性和不可預(yù)見性，風(fēng)電對電網(wǎng)的影響隨風(fēng)電裝機(jī)容量占電網(wǎng)容量比重的日益增長而日趨明顯。目前最熱門的解決方法即利用儲能系統(tǒng)來平抑風(fēng)電的出力波動。本文即對目前國內(nèi)外對風(fēng)儲合成系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，同時(shí)分析了應(yīng)用于風(fēng)儲系統(tǒng)控制的諸多算法利弊，探討了研發(fā)風(fēng)儲系統(tǒng)能量監(jiān)控系統(tǒng)研究的重要性和可行性。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)儲合成；監(jiān)控系統(tǒng)；智能控制；精確預(yù)報(bào)

1.引言

為解決全球日益嚴(yán)峻的能源短缺和環(huán)境污染問題，風(fēng)電這種清潔能源的大規(guī)模并網(wǎng)利用成為大勢所趨。然而風(fēng)電出力的波動性大（如圖1所示）與電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行形成矛盾，致使風(fēng)電的大規(guī)模并網(wǎng)利用遭遇困難。隨著儲能技術(shù)的發(fā)展，其在風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)中已經(jīng)占有了不容忽視的地位，也是近年來平抑風(fēng)電出力波動，減小風(fēng)電對電網(wǎng)影響等方面的主流方法。故而將儲能技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的研究工作顯得尤為緊迫。國際僅美國等少數(shù)發(fā)達(dá)國家等建成了小規(guī)模的含儲能裝置的并網(wǎng)風(fēng)電場。我國也在積極改善新能源發(fā)電特性及提高源網(wǎng)協(xié)調(diào)性能?？梢婏L(fēng)儲系統(tǒng)能量監(jiān)控系統(tǒng)方面的研究急待深入開展，對清潔能源的大規(guī)模并網(wǎng)應(yīng)用和調(diào)度控制具有重要意義。

2.風(fēng)儲系統(tǒng)仿真模型的研究

在風(fēng)儲系統(tǒng)仿真模型搭建方面，文獻(xiàn)[1]建立了基于等效電路的超級電容器儲能系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，在Matlab的Simulink環(huán)境下對采用串并聯(lián)型超級電容器儲能系統(tǒng)對并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電能質(zhì)量和穩(wěn)定性問題進(jìn)行仿真。文獻(xiàn)[2]利用理想電容器與阻值較小的電阻相串聯(lián)的形式，建立了超級電容器簡化等效模型。并在其基礎(chǔ)上在電力系統(tǒng)分析軟件PSCAD/EMTDC軟件中搭建了仿真模型，仿真研究了超級電容器對并網(wǎng)風(fēng)電場穩(wěn)定性的影響。

由上述文獻(xiàn)可見，國內(nèi)外雖然對超級電容器、飛輪儲能、電池儲能等儲能裝置的建模及基于常規(guī)電力系統(tǒng)分析軟件的仿真平臺構(gòu)建方面進(jìn)行了很多研究，但是這些研究基本上都只搭建了儲能系統(tǒng)的仿真模型，或含儲能裝置的風(fēng)儲系統(tǒng)的仿真模型。鮮有利用實(shí)際儲能電池裝置結(jié)合軟件搭建風(fēng)儲系統(tǒng)進(jìn)行并網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)研究的做法。

3.風(fēng)儲合成出力目標(biāo)及相關(guān)算法研究

在風(fēng)儲系統(tǒng)合成出力目標(biāo)方面，文獻(xiàn)[3]利用NaS電池儲能系統(tǒng)補(bǔ)償風(fēng)電短期出力預(yù)報(bào)誤差，這種方法由于沒有解決風(fēng)電出力波動特性與電網(wǎng)需求的矛盾，還是難以解決風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)后系統(tǒng)調(diào)峰困難等矛盾。文獻(xiàn)[4]利用釩電池儲能系統(tǒng)抑制風(fēng)電功率波動在一定幅度內(nèi)?？梢妵鴥?nèi)外在風(fēng)儲合成出力目標(biāo)研究方面一般關(guān)注平抑風(fēng)出力波動和精確風(fēng)出力預(yù)報(bào)兩個(gè)方面。

針對不同的合成出力目標(biāo)，國內(nèi)外學(xué)者研發(fā)了不同的風(fēng)儲系統(tǒng)控制算法。其中，文獻(xiàn)[5]提出了一種基于H∞控制器的控制方法，可以在保證平滑風(fēng)電出力波動的前提下，令儲能裝置容量配置最小化。該方法對風(fēng)電比例較高的電網(wǎng)的風(fēng)儲系統(tǒng)能量監(jiān)控系統(tǒng)的研究具有一定意義。文獻(xiàn)[6]利用模糊邏輯設(shè)計(jì)一種新型風(fēng)儲系統(tǒng)控制算法，可以有效控制蓄電池剩余電量保持在規(guī)定范圍之內(nèi)，防止電池過充或過放，延長了儲能裝置壽命。文獻(xiàn)[7]建立兩種控制策略，一種是自適應(yīng)PID控制方法，另一種是基于暫態(tài)能量的控制方法，為這兩種控制策略對電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行比較。文獻(xiàn)[8]研究了PID控制器在超導(dǎo)儲能裝置中的應(yīng)用，探索了新的儲能裝置控制策略。如以上文獻(xiàn)所述，在風(fēng)儲系統(tǒng)控制算法方面，國內(nèi)外研究中較為常用和成熟的算法主要有PID、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。他們在減小儲能裝置容量配置，限制儲能裝置剩余電量和平抑風(fēng)電波動等方面各有長處。

4.總結(jié)

總之，基于儲能技術(shù)來解決風(fēng)電并網(wǎng)問題的領(lǐng)域所涉及的建模、合成目標(biāo)出力、控制算法和風(fēng)儲監(jiān)控界面編制等方面的研究還不夠完善，結(jié)合實(shí)際儲能裝置進(jìn)行仿真的研究基本為空白。因此本文在對上述文獻(xiàn)進(jìn)行深入研究后認(rèn)為，針對風(fēng)儲系統(tǒng)能量監(jiān)控系統(tǒng)的研究是非常必要的。

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