張繼紅，崔天祥，熊 偉，吳振奎，張自雷

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)光熱與風(fēng)能發(fā)電重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（內(nèi)蒙古科技大學(xué)），內(nèi)蒙古 包頭 014010；2.陸軍裝備部駐包頭地區(qū)第一軍代室，內(nèi)蒙古 包頭 014030）

0 引言

隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)保障能源安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、應(yīng)對(duì)氣候變化等問(wèn)題的日益重視，加快開發(fā)利用可再生能源已成為世界各國(guó)的普遍共識(shí)和一致行動(dòng)。隨著可再生能源利用技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展，我國(guó)可再生能源已具備規(guī)模化開發(fā)應(yīng)用的基礎(chǔ)，并展示了良好的發(fā)展前景，同時(shí)也受到了可再生能源發(fā)電特性的明顯制約［1］。一方面，現(xiàn)有的電力運(yùn)行機(jī)制難以適應(yīng)可再生能源規(guī)模化發(fā)展需求，主要表現(xiàn)在以傳統(tǒng)能源為主的電力系統(tǒng)尚不能完全滿足風(fēng)電、光伏等波動(dòng)性可再生能源的并網(wǎng)運(yùn)行要求［2］；另一方面，雖然可再生能源裝機(jī)容量逐年快速增長(zhǎng)，但利用效率不高，“重建設(shè)、輕利用”的情況仍較為突出，供給與需求不平衡、不協(xié)調(diào)，致使可再生能源持續(xù)利用潛力未能充分挖掘，可再生能源占一次能源消費(fèi)的比重與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍處于較低水平［3-4］。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的提出，規(guī)模化可再生能源裝機(jī)容量進(jìn)一步擴(kuò)大，導(dǎo)致火電承擔(dān)電網(wǎng)深度調(diào)峰調(diào)頻的負(fù)擔(dān)日益沉重，傳統(tǒng)電力產(chǎn)業(yè)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)［5-6］。因此，國(guó)家電網(wǎng)有限公司和地方電力公司先后出臺(tái)了多項(xiàng)指導(dǎo)意見(jiàn)，明確了儲(chǔ)能系統(tǒng)參與風(fēng)電、光伏聯(lián)合調(diào)節(jié)任務(wù)，旨在確保電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定與電能質(zhì)量水平［7］。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)推出的儲(chǔ)能種類繁多、特性各異，但能夠較好擔(dān)任風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)合調(diào)頻任務(wù)的儲(chǔ)能設(shè)備并不多。其中，飛輪儲(chǔ)能具有壽命長(zhǎng)、清潔無(wú)污染和充放電次數(shù)不受限制等突出優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)峰、有功和無(wú)功調(diào)節(jié)等［8-9］。飛輪儲(chǔ)能的配置可有效支撐新型電力系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，對(duì)推動(dòng)能源行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型具有建設(shè)性意義。另外，國(guó)家能源局發(fā)布《電力運(yùn)行并網(wǎng)管理規(guī)定》［10］和《電力輔助服務(wù)管理辦法》［11］，將飛輪儲(chǔ)能納入并網(wǎng)主體管理參與電力輔助服務(wù)，為推進(jìn)飛輪儲(chǔ)能的工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

目前，關(guān)于飛輪儲(chǔ)能聯(lián)合風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)頻的文獻(xiàn)報(bào)道相對(duì)較少，但預(yù)期的社會(huì)關(guān)注度將逐年提高。其中文獻(xiàn)［12］通過(guò)改進(jìn)虛擬慣量自適應(yīng)控制方法檢測(cè)飛輪儲(chǔ)能荷電狀態(tài)、自適應(yīng)改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，實(shí)現(xiàn)輔助調(diào)頻目標(biāo)，但控制結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不利于實(shí)際工程應(yīng)用。文獻(xiàn)［13］提出了模糊控制和矢量控制算法，以減小風(fēng)電輸出功率變化，這對(duì)于調(diào)頻具有一定指導(dǎo)價(jià)值。文獻(xiàn)［14］提出了一種基于風(fēng)電最大跟蹤值運(yùn)行聯(lián)合儲(chǔ)能的協(xié)調(diào)控制策略，從而提高了同步發(fā)電機(jī)參與有功功率調(diào)節(jié)的速度，但由于引入宏觀變量，系統(tǒng)呈現(xiàn)非線性關(guān)系，使得飛輪儲(chǔ)能難以具備調(diào)節(jié)的靈活性。文獻(xiàn)［15］采用火電機(jī)組協(xié)同飛輪儲(chǔ)能輔助風(fēng)電一次調(diào)頻，并進(jìn)行儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置，能夠有效抑制風(fēng)電質(zhì)量問(wèn)題，減小頻率波動(dòng)，但對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)和缺乏火電機(jī)組配置區(qū)域?qū)崿F(xiàn)調(diào)頻功能存在一定的局限性。

本文采用飛輪儲(chǔ)能裝置輔助風(fēng)電機(jī)組參與一次調(diào)頻，提出了一種基于飛輪儲(chǔ)能的風(fēng)電場(chǎng)調(diào)頻控制策略。建立飛輪儲(chǔ)能的基本結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)分析飛輪儲(chǔ)能用于平緩風(fēng)電輸出功率的運(yùn)行機(jī)理。根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器控制對(duì)象不同，給出相應(yīng)控制方法。通過(guò)MATLAB/Simulink仿真平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證了本文所提控制策略的有效性和正確性。

1 飛輪儲(chǔ)能概述

1.1 飛輪儲(chǔ)能基本結(jié)構(gòu)

飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)由飛輪轉(zhuǎn)子、軸承、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)、雙向功率變流器和真空腔室組成［16-17］。飛輪儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。其中，飛輪轉(zhuǎn)子是儲(chǔ)能系統(tǒng)的主體，其利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪轉(zhuǎn)子，能量以動(dòng)能的形式進(jìn)行儲(chǔ)存；軸承采用磁懸浮支撐轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，以減小機(jī)械損耗、增加轉(zhuǎn)子動(dòng)能、提高儲(chǔ)能密度；電動(dòng)/發(fā)電機(jī)是儲(chǔ)能系統(tǒng)機(jī)械能與電能轉(zhuǎn)換的媒介，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式不同可以處于電動(dòng)和發(fā)電兩種工作模式（由于永磁同步電機(jī)具備轉(zhuǎn)速范圍大、速度高、體積小和易維護(hù)等顯著特點(diǎn)，因而多用于飛輪儲(chǔ)能驅(qū)動(dòng)設(shè)備）；雙向功率變流器是飛輪儲(chǔ)能的關(guān)鍵核心器件；真空腔室為飛輪提供了真空環(huán)境，盡可能降低系統(tǒng)運(yùn)行損耗。

圖1 儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 飛輪能量?jī)?chǔ)能

飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子存儲(chǔ)的能量E由轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度共同決定，可表示為：

式中：J為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；ω為轉(zhuǎn)子角速度。

若使飛輪安全穩(wěn)定運(yùn)行，首要條件是對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)速限制，尤其不能處于超速運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)存儲(chǔ)或釋放的最大能量Emax可表示為：

式中：ωmax為飛輪最大角速度；ωmin為飛輪最小角速度。

則能量利用率R可表示為：

2 飛輪儲(chǔ)能建模及其控制

2.1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型

飛輪儲(chǔ)能依靠永磁同步電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)充電、放電和能量保持3種狀態(tài)切換。通過(guò)設(shè)置儲(chǔ)能電機(jī)側(cè)控制器id=0，在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立定子電壓方程：

式中：ud和uq分別為定子直軸和交軸電壓；id和iq分別為定子直軸和交軸電流；Ld和Lq分別為電機(jī)直軸和交軸電感；Rs為定子等效電阻；ωe為電氣角速度；ψf為永磁體磁通。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩TL和電磁轉(zhuǎn)矩Te方程可表示為：

式中：Pm為電機(jī)極對(duì)數(shù)。

飛輪機(jī)械方程為：

式中：ωm為轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度；B為摩擦系數(shù)。

飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在忽略機(jī)械損耗的情況下，電機(jī)的輸出有功功率Pfw等于電磁功率Pe，則：

由式（5）和式（7）可知，電機(jī)電磁功率與q軸電流直接相關(guān)。

2.2 飛輪儲(chǔ)能電機(jī)側(cè)控制策略

飛輪儲(chǔ)能電機(jī)側(cè)采用id=0 矢量控制，該控制方式的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電機(jī)銅耗較小，電流與轉(zhuǎn)矩呈線性關(guān)系，易于實(shí)現(xiàn)飛輪的轉(zhuǎn)速控制，并提高儲(chǔ)能運(yùn)行效率。飛輪電機(jī)側(cè)控制系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

圖2 飛輪電機(jī)側(cè)控制系統(tǒng)示意圖

由圖2可知，電機(jī)側(cè)變流器由轉(zhuǎn)速外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)構(gòu)成雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制原理為：利用轉(zhuǎn)子位置傳感器獲取轉(zhuǎn)子角位置θm，由式（6）計(jì)算得出轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度ωm，將其轉(zhuǎn)化為電氣角速度ωe，與輸入的有功功率計(jì)算得到參考轉(zhuǎn)矩Teref，從而獲得轉(zhuǎn)矩電流參考值iqref，可表示為：

控制的實(shí)施過(guò)程中，將電機(jī)的定子電流ia、ib和ic經(jīng)Park 變換得到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d、q軸分量id和iq，將其與給定參考值進(jìn)行比較，并經(jīng)過(guò)PI 變換得到電壓值ud和uq；將電壓輸出值通過(guò)dq/αβ坐標(biāo)變換得到αβ靜止坐標(biāo)系下電壓值uα和uβ，并輸入給SVPWM（空間矢量脈寬調(diào)制）獲得變流器控制脈沖信號(hào)，從而控制電機(jī)充、放電運(yùn)行。

2.3 飛輪儲(chǔ)能網(wǎng)側(cè)控制策略

電網(wǎng)側(cè)變流器采用電網(wǎng)電壓定向矢量控制策略，網(wǎng)側(cè)電流iabc經(jīng)坐標(biāo)變換得到dq坐標(biāo)系下d、q軸電流分量，通過(guò)控制id和iq電流，使直流母線電壓保持恒定，電流輸出與電網(wǎng)同步，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)有功功率和無(wú)功功率的單獨(dú)控制。

網(wǎng)側(cè)變流器在dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型可表示為：

式中：R和L分別為網(wǎng)側(cè)電抗器的電阻和電感；ud和uq分別為網(wǎng)側(cè)變流器d、q軸電壓分量；id和iq分別為電網(wǎng)d、q軸電流分量；ed和eq分別為電網(wǎng)d、q軸電壓分量，其中eq=0。

由式（9）可知，d、q軸電流分量id和iq存在耦合關(guān)系，通過(guò)電流前饋解耦方式，使系統(tǒng)對(duì)有功和無(wú)功單獨(dú)控制，其解耦方程為：

式中：KdP和KdI分別為電流環(huán)d軸下比例和積分增益；KqP和KqI分別為電流環(huán)q軸下比例和積分增益；idref和iqref分別為電流環(huán)d、q軸下電流參考值。由式（10）可知，實(shí)現(xiàn)對(duì)d、q軸下電流解耦，則有功功率P和無(wú)功功率Q可以表示為：

系統(tǒng)采用電壓電流雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，電壓外環(huán)通過(guò)調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)dq坐標(biāo)系下電流分量id和iq，以控制直流母線電壓恒定，令iqref=0，使系統(tǒng)在單位功率因數(shù)下運(yùn)行；通過(guò)前饋解耦方式得到ud和uq，經(jīng)SVPWM 對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行控制。設(shè)計(jì)的飛輪儲(chǔ)能網(wǎng)側(cè)控制系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

圖3 飛輪電網(wǎng)側(cè)控制系統(tǒng)示意圖

該控制方式的優(yōu)點(diǎn)在于能使網(wǎng)側(cè)變流器有效減小電壓脈動(dòng)，使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，并使系統(tǒng)處于單位功率運(yùn)行方式，減小了無(wú)功分量。

2.4 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制

飛輪在充電或放電狀態(tài)下均需要設(shè)定轉(zhuǎn)速限制。當(dāng)飛輪處于最高轉(zhuǎn)速時(shí)，若繼續(xù)進(jìn)行充電增加轉(zhuǎn)速，不僅影響儲(chǔ)能系統(tǒng)使用壽命，還可能使飛輪轉(zhuǎn)子面臨裂解風(fēng)險(xiǎn)，存在較大安全隱患；相反，當(dāng)飛輪達(dá)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)，若系統(tǒng)繼續(xù)放電，可能導(dǎo)致飛輪停止運(yùn)行，從而延遲飛輪再啟動(dòng)時(shí)間，降低系統(tǒng)運(yùn)行效率。為解決上述問(wèn)題，本文通過(guò)設(shè)定邏輯函數(shù)方式，并結(jié)合飛輪實(shí)際轉(zhuǎn)速和功率情況，限制電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，防止儲(chǔ)能系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)充或過(guò)放的情況。

設(shè)計(jì)的限制飛輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速邏輯函數(shù)可表示為：

式中：nmin為電機(jī)最低轉(zhuǎn)速；nmax為電機(jī)最高轉(zhuǎn)速；為電機(jī)參考功率；X的取值只有0 或1，如表1所示。飛輪儲(chǔ)能裝置隨X的取值運(yùn)行狀態(tài)如圖4所示。

表1 電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

圖4 轉(zhuǎn)速控制流程

飛輪儲(chǔ)能裝置因有最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速限制，則儲(chǔ)能在運(yùn)行時(shí)，輸出能量百分比為：

式中：n為轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速。

3 飛輪儲(chǔ)能參與風(fēng)電機(jī)組調(diào)頻

3.1 風(fēng)-儲(chǔ)系統(tǒng)

飛輪儲(chǔ)能為風(fēng)力發(fā)電提供瞬時(shí)功率支撐，有效提高風(fēng)電利用率，減少棄風(fēng)。在風(fēng)能充足時(shí)，滿足飛輪儲(chǔ)能充電狀態(tài)，則電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，儲(chǔ)存于飛輪轉(zhuǎn)子當(dāng)中；在風(fēng)能不足或發(fā)生電力缺額時(shí)，儲(chǔ)能處于發(fā)電狀態(tài)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能回饋電網(wǎng)。飛輪儲(chǔ)能接入風(fēng)電系統(tǒng)的方式主要有兩種，如圖5 所示。其中圖5（a）將飛輪儲(chǔ)能接入變流器直流側(cè)，該方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，需要3個(gè)變流器工作，但對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器的容量要求較高，并且對(duì)于已建成的風(fēng)場(chǎng)接入比較困難；圖5（b）為給出的飛輪儲(chǔ)能接入風(fēng)電箱變低壓側(cè)，該接入方式的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組和飛輪儲(chǔ)能裝置獨(dú)立運(yùn)行，不受風(fēng)電機(jī)組與儲(chǔ)能裝置容量限制，提高了系統(tǒng)靈活性。由于風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)數(shù)量較大，分布在廣闊區(qū)域，且每臺(tái)風(fēng)機(jī)地處區(qū)域不同，所受風(fēng)速也不盡相同，因此造成每臺(tái)風(fēng)機(jī)輸出功率波動(dòng)不一致。但從風(fēng)電場(chǎng)整體來(lái)講，每臺(tái)風(fēng)機(jī)對(duì)其造成的影響相對(duì)較小，因而采取圖5（b）的接入方式更為合理。

圖5 風(fēng)-儲(chǔ)并網(wǎng)示意圖

3.2 儲(chǔ)能與風(fēng)電協(xié)調(diào)控制

飛輪儲(chǔ)能參與風(fēng)電系統(tǒng)一次調(diào)頻的關(guān)鍵為獲得合適的飛輪轉(zhuǎn)速外環(huán)參考量。本文通過(guò)獲取風(fēng)電系統(tǒng)發(fā)出的有功功率和電網(wǎng)頻率，設(shè)計(jì)功率計(jì)算模塊，將其輸送至儲(chǔ)能電機(jī)側(cè)變流器控制系統(tǒng)，以達(dá)到一次調(diào)頻的目的。首先，設(shè)定風(fēng)電系統(tǒng)參考有功功率為Pg；其次，將參考功率與風(fēng)電實(shí)際輸出功率Pω進(jìn)行比較；最后，將差值作為儲(chǔ)能系統(tǒng)參考有功功率，可表示為：

風(fēng)電系統(tǒng)參考有功功率由風(fēng)電輸出有功功率和電網(wǎng)頻率測(cè)算獲得功率共同構(gòu)成。

將風(fēng)電輸出有功功率與期望功率相比較，并將聯(lián)合采樣電網(wǎng)頻率與額定頻率相比較，獲得風(fēng)電系統(tǒng)期望功率。當(dāng)期望功率大于0時(shí)，向電機(jī)側(cè)控制器輸出充電的電信號(hào)，電機(jī)側(cè)控制器控制飛輪儲(chǔ)能裝置處于充電模式，將電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能儲(chǔ)存于轉(zhuǎn)子當(dāng)中；當(dāng)期望功率小于0時(shí)，向電機(jī)側(cè)控制器輸出放電的電信號(hào)，電機(jī)側(cè)控制器控制飛輪儲(chǔ)能裝置處于放電模式，儲(chǔ)能通過(guò)機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能反饋至電網(wǎng)，彌補(bǔ)風(fēng)電系統(tǒng)功率缺額。功率計(jì)算結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 功率計(jì)算結(jié)構(gòu)

圖6中，fref為額定頻率50 Hz；f為電網(wǎng)實(shí)際頻率；K為頻率調(diào)差系數(shù)；Pgref為風(fēng)電系統(tǒng)期望功率；Pf為電網(wǎng)測(cè)算獲得的功率。風(fēng)電系統(tǒng)輸出有功功率通過(guò)濾波器獲得，因此，儲(chǔ)能系統(tǒng)參考有功功率Pref可表示為：

通過(guò)計(jì)算得到飛輪儲(chǔ)能裝置實(shí)際充、放電控制功率值，將其輸入至儲(chǔ)能機(jī)側(cè)變流器控制系統(tǒng)參與風(fēng)電場(chǎng)調(diào)頻。

4 仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文所提控制策略的有效性，按照?qǐng)D5（b）結(jié)構(gòu)在MATLAB/Simulink 仿真平臺(tái)搭建容量為18 MW 的風(fēng)電場(chǎng)，配備最大容量為6 MW的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，電網(wǎng)用容量為100 MW 的同步發(fā)電機(jī)代替。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)如表2所示，風(fēng)電系統(tǒng)參數(shù)如表3 所示，同步發(fā)電機(jī)參數(shù)如表4所示。

表2 飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)

表3 風(fēng)電系統(tǒng)參數(shù)

表4 同步發(fā)電機(jī)參數(shù)

圖7 為自然風(fēng)速模型，該模型由基本風(fēng)、陣風(fēng)、漸變風(fēng)和隨機(jī)風(fēng)構(gòu)成。

圖7 風(fēng)速曲線

圖8中藍(lán)色實(shí)線為無(wú)儲(chǔ)能系統(tǒng)電網(wǎng)頻率波動(dòng)曲線，可以看出在24 s 時(shí)電網(wǎng)偏差大約為0.85 Hz，在34 s電網(wǎng)偏差大約為0.7 Hz；紅色虛線為加入飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)后電網(wǎng)頻率波動(dòng)曲線，大約在24 s 和31 s時(shí)波動(dòng)較大，但都控制在±0.2 Hz之內(nèi)，滿足并網(wǎng)條件。

圖8 電網(wǎng)頻率

圖9為功率波形，藍(lán)色實(shí)線為風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際發(fā)出功率，紅色虛線為期望功率曲線。圖10 為飛輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。在實(shí)際發(fā)出功率大于期望功率時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)在充電模式下運(yùn)行，飛輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加；當(dāng)實(shí)際發(fā)出功率低于期望功率時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)在放電模式下運(yùn)行，飛輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降低。結(jié)合圖9、圖10可知，大約在18—23 s 滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)放電條件，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降；大約在23—35 s 滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)充電條件，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升。

圖9 功率波形

圖10 飛輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)風(fēng)力發(fā)電的隨機(jī)性與間歇性問(wèn)題，圍繞儲(chǔ)能，配合風(fēng)電場(chǎng)調(diào)頻的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)風(fēng)電場(chǎng)引入飛輪儲(chǔ)能裝置抑制風(fēng)電頻率波動(dòng)，建立儲(chǔ)能系統(tǒng)物理和數(shù)學(xué)模型，提出了網(wǎng)側(cè)變流器采用電壓定向矢量控制策略和機(jī)側(cè)變流器采用電流矢量控制，使儲(chǔ)能系統(tǒng)具有較好的靈活性和可控性。儲(chǔ)能系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變流器通過(guò)采用電壓電流雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)抑制直流母線電壓波動(dòng)，并使系統(tǒng)處于單位功率因數(shù)狀態(tài)下運(yùn)行。通過(guò)將功率計(jì)算模塊的參考功率輸入至儲(chǔ)能系統(tǒng)機(jī)側(cè)控制器，使飛輪儲(chǔ)能裝置精準(zhǔn)跟蹤風(fēng)電功率變化和并網(wǎng)點(diǎn)頻率波動(dòng)，從而達(dá)到一次調(diào)頻的目的。