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储能系统在风电场功率平滑 应用中的容量配置 李春余镇忌、 杨文斌上海电气输配电集窗技术中心 (200042) 李春 (1982年~) 男硕士工程师主要从事可再生能源与储能接入装备及并网技术研究. 摘要:针对风力发电并网的出力波动特点， 提出了一种基于一阶低通滤波算法的储能系统容量 配置方法。该方法首先通过对滤波时间常数寻忧， 继而利用储能系统充放电功率累加计算电池 的最大容量。最后的仿真分析利用实际的示范风场运行历史数据进行储能配置容量的计算，结 果验证了研究的可行性和有效性。 Abstract: For the fluctuation of the w ind farm power output, this paper presents an energy storage system capacity configuration method based on first order low pass filter algorithm. The process is to find the best filter time constant and get the largest capacity of battery through the energy storage system charge-discharge power accumulation. The last simulation uses historicaldata of actual w ind farm to calculate battery capacity of energy storage system, the results show the feasibility and effectiveness of this research. 关键词:凤力发电二储能容量配置;一阶低通洁、波 Key Words: wind power; energy storage system capacity configuration; first order low pass filter 35 I NO.3 2014 New Technology New Product 。引言 风能作为一种清洁的可再生能源具有取之不尽、 用之不竭、环境污染小、投资灵活等诸多优点。欧洲许 多发达国家，如丹麦、西班牙、德国的风电开发规模都 较小，地域分布非常稀疏，大都采用分散接入电网的 方式，绝大部分电能就地消纳，因此风电的发展对电 力系统的影响较小，这些国家的风电穿透功率已经达 到20%以上[lJ。我国的风电由初期的小规模、分散接入 策略发展成为大规模、集中接入策略，大多数风电场都 集中在风能资摞较为丰富、远离用电负荷的区域。然而 随着风电场装机容量的不断增加，风电场功率输出的 波动性会给电网的安全、稳定带来较大的冲击。大型 的风力发电场输出的有功功率具有间歇性和波动性， 导致大规模风电接入电网可能会引起电网电压水平 下降，产生线路传输功率超出热极限、系统短路容量 增加和系统暂态稳定性改变阳，也会给配电网络带来 谐波市染、电压波动及内变等问题[3J。 储能系统在平抑凤电波动中的应用 近年来，储能技术的快速发展为电力系统的运行 方式带来很大变化，打破了传统的电源-功率实时平衡 的限制条件。储能装置可以在不同时段和程度上助力 于风力发电系统，提高风电功率的可控程度例。配置储 能系统所需要求可从低到高分为三类: 平滑功率波动、 跟踪调度曲线，削峰填谷β1。储能系统按能量存储介质 可分为物理储能、电化学储能和电磁储能三类，其中技 术最成熟、最具应用前景的是电化学储能，即电池储 能。适用于风电场储能系统的电池有铅酸电池、惶电 池、液流电池和铀碱电池等[6J。目前， 电池成本较高， 因此储能系统的容量和功率受到较大限制， 一般仅用 于减小风电场的功率波动，通常采用一阶低通滤波器 平滑策略控制储能系统的充放电功率口]，具有实现简 单、计算快速的特点，适合工程上的应用。在一阶低 通滤波的算法中，滤波时间常数决定了功率平滑的程 度和对储能系统功率及容量的要求。 固I是典型风储联合发电系统的控制框图，风电场 的输出功率经一阶低通滤披器后得到平滑后的功率参 考值，该值与当时的风电场输出相减后可得储能系统 的控制参考功率，储能系统按该参考值吸收或发出功 率，与风电场功率叠加，形成联合系统的出力。 36 1 装备机械 PWl - γ储 户「尺 图1 风储联合发电系统控制框图 由上圈可以看出，储能系统按照控制参考值的输 出功率恰好和风电场的功率输出产生了部分抵消效应， 大幅减小了风电场的出力波动。 2 凤储发电系统的-阶低通滤波控 制模型 实现一阶低通滤波的控制方法是令波动的