基于风功率预测平滑功率波动的蓄电池控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于风功率预测平滑功率波动的蓄电池控制系统，包括数据采集器、风功率预测系统、数据分析器、控制模块、蓄电池、风电场和断路器，数据采集器采集风电场输出的有功功率和蓄电池的荷电状态，并将结果送入风功率预测系统和数据分析器；风功率预测系统根据接收到的数据以及前一时间段的实际数据及预测值对当前时段进行预测，并将结果送入数据分析器；数据分析器根据接收到的数据进行比较判断，并根据比较结果向控制模块输出控制指令；控制模块的输出端连接断路器，而断路器连接在蓄电池与电网之间，控制模块根据指令控制断路器的通断。此系统可降低功率波动及电池容量，提高电能质量。本发明专利技术还公开一种蓄电池控制方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于解决风电场功率输出波动和降低电池容量的控制方法及系统，属于改善风电场电能质量领域。
技术介绍
由于风电受自然气象条件的影响较大，所以风力发电场(也即风电场)的功率输出波动很大，因此可能导致电网频率、电压的偏差和稳定问题，同时增大了电力系统调度、 储备和电能质量相关指标控制的难度。为了减轻由风电功率波动给电力系统带来的影响，储能系统期望被广泛应用于风电场中，储能系统容量太大会增加风力发电系统的成本，因此根据系统要求，设法减少储存容量对风电系统的经济、安全稳定运行具有重要意义。有鉴于此，本专利技术人针对现有风力发电场和蓄电池组成的系统中蓄电池的控制方式及原理进行深入研究，并经多次改进，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，是针对前述
技术介绍
中的缺陷和不足，提供一种基于风功率预测平滑功率波动的蓄电池控制方法及系统，其可降低功率波动及电池容量，提高电能质量。本专利技术为解决以上技术问题，所采用的技术方案是—种基于风功率预测平滑功率波动的蓄电池控制系统，包括数据采集器、风功率预测系统、数据分析器、控制模块、蓄电池、风电场和断路器，其中，数据采集器采集风电场输出的有功功率和蓄电池的荷电状态，并将结果分别送入风功率预测系统和数据分析器； 风功率预测系统根据接收到的数据以及前一时间段的实际数据及预测值对当前时段进行预测，并将结果送入数据分析器；数据分析器的输出端连接控制模块，根据接收到的数据进行比较判断，并根据比较结果向控制模块输出控制指令；控制模块的输出端连接断路器，而断路器连接在蓄电池与电网之间，控制模块根据接收到的指令控制断路器的通断。一种基于风功率预测平滑功率波动的蓄电池控制方法，包括如下步骤(1)采集风电场输出的有功功率Pg和蓄电池的荷电状态SOC ；(2)检测蓄电池的充满状态SOCtmax和最大放电深度状态SOCtmin，并判断SOC是否处于SOCtmax和SOCtmin之间，若是，则保持蓄电池的当前工作状态不变，否则将断开蓄电池与电网的连接，控制蓄电池退出运行；(3)在0 、时间段内，风功率预测系统利用风电场在前一时间段的实际功率和功率预测值对0 、时间段进行功率预测得到风功率预测值Ptl，并根据平滑度要求β计算得到功率平滑上限值Ptlmax和功率平滑下限值Ptlmin ；(4)判断风电场的输出功率Pg是否在Ptlmax与Ptlmin之间，当Pg彡Ptlmax时，将蓄电池投入运行并处于充电状态，然后进一步判断蓄电池的实际荷电状态SOC与SOCtmax的大小关系，当SOC达到SOCtmax时，扩充蓄电池5的容量直到满足平滑度要求为止；当Pg彡Ptlmin时，将蓄电池投入运行并处于放电状态，然后进一步判断蓄电池的荷电状态SOC与SOCtmin的大小关系，当SOC降到SOCtmin时，扩充蓄电池5的容量直到满足平滑度要求为止；(5)到达、时刻后，循环到步骤(1)。采用上述方案后，本专利技术首先从风电场和蓄电池组成的系统出发，对该系统输出的有功功率和蓄电池的剩余容量进行分析，利用预测法得到各时间段的预测功率，再根据得到的预测功率提出对蓄电池的运行状况进行控制的指令，以达到平滑风电场的功率波动、降低蓄电池容量以及提高电能质量的目的；其次，采用PWM控制技术控制由全控型功率开关器件IGBT组成的三相桥式电路，从而提高了功率因数。附图说明图1为本专利技术基于风功率预测平滑风电场功率波动的蓄电池控制系统的整体结构框图；图2为本专利技术基于风功率预测平滑风电场功率波动的蓄电池控制系统中AC/DC变流器的控制结构图；图3为本专利技术基于风功率预测平滑风电场功率波动的蓄电池控制系统中DC/DC变流器的结构图；图4为本专利技术基于风功率预测平滑风电场功率波动的蓄电池控制系统中DC/DC变流器的控制框图；图5为本专利技术基于风功率预测平滑风电场功率波动的蓄电池控制系统中风电场发出的有功功率和预测功率；图6为本专利技术基于风功率预测平滑风电场功率波动的蓄电池控制系统中风电场经蓄电池功率平滑控制后得到的有功功率；图7为本专利技术基于风功率预测平滑风电场功率波动的蓄电池控制系统中，风电场 48小时实际发出的有功功率；图8为本专利技术基于风功率预测平滑风电场功率波动的蓄电池控制系统中，利用风功率预测法，预测时间周期为4小时，平滑度β =20%时，风电场经蓄电池功率平滑控制后得到的有功功率；图9为本专利技术基于风功率预测平滑风电场功率波动的蓄电池控制系统中，利用风功率预测法，预测时间周期为4小时，平滑度β =20%时，蓄电池的荷电状态SOC的变化曲线.一入 ，图10为本专利技术基于风功率预测平滑风电场功率波动的蓄电池控制系统中，利用风功率预测法，预测时间周期为2小时，平滑度β =20%时，风电场经蓄电池功率平滑控制后得到的有功功率；图11为本专利技术基于风功率预测平滑风电场功率波动的蓄电池控制系统中，利用风功率预测法，预测时间周期为2小时，平滑度β =20%时，蓄电池的荷电状态SOC的变化曲线；图12为本专利技术基于风功率预测平滑风电场功率波动的蓄电池控制系统中，通过仿真计算得到的预测时间周期与电池容量的关系曲线。图中1为数据采集器；2为风功率预测系统；3为数据分析器；4为控制模块；5为蓄电池；6为DC/DC变流器；7为AC/DC变流器；8为坐标变换；9为风电场；10为断路器；11 为电网。具体实施例方式以下将结合附图，对本专利技术的具体内容和有益效果进行详细说明。配合图1所示，是本专利技术基于风功率预测平滑功率波动的蓄电池控制系统的结构框图，包括数据采集器1、风功率预测系统2、数据分析器3、控制模块4、蓄电池5、风电场9 和断路器10，其中，数据采集器1用于采集风电场9输出的有功功率和蓄电池5的荷电状态，并将结果分别送入风功率预测系统2和数据分析器3 ；风功率预测系统2根据接收到的数据以及前一时间段的实际数据及预测值对当前时段进行预测，并将结果送入数据分析器 3 ；数据分析器3的输出端连接控制模块4，根据接收到的数据进行比较判断，并根据比较结果向控制模块4输出控制指令；控制模块4的输出端连接断路器10，而断路器10连接在蓄电池5与电网11之间，控制模块4根据接收到的指令控制断路器10的通断，从而控制蓄电池5对电网11的供电情况。以下将结合图示，对基于前述控制系统的控制方法的内容进行详细说明。所述控制方法的步骤为(1)利用数据采集器1采集风电场9输出的有功功率Pg和蓄电池5的荷电状态 SOC (state of charge)，同时送入风功率预测系统2和数据分析器3 ；(2)检测蓄电池5的充满状态SOCtmax和最大放电深度状态SOCtmin，并由控制模块4 判断SOC是否处于SOCtmax和SOCtmin之间，若是，则保持蓄电池5的当前工作状态不变，否则将向断路器10发出指令，断开蓄电池5与电网11的连接，控制蓄电池5退出运行；(3)在0 、时间段内，风功率预测系统2利用风电场9在前一时间段的实际功率和功率预测值对0 、时间段进行功率预测得到风功率预测值Ptl，并将预测值送入数据分析器3，由数据分析器3根据平滑度要求β计算得到功率平滑上限值Ptlmax和功率平滑下限值 Ptlmin，具体来说，设 Ptl = 0. 5 (Ptlmax+Ptlmin)，则权利本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于风功率预测平滑功率波动的蓄电池控制系统，其特征在于：包括数据采集器、风功率预测系统、数据分析器、控制模块、蓄电池、风电场和断路器，其中，数据采集器采集风电场输出的有功功率和蓄电池的荷电状态，并将结果分别送入风功率预测系统和数据分析器；风功率预测系统根据接收到的数据以及前一时间段的实际数据及预测值对当前时段进行预测，并将结果送入数据分析器；数据分析器的输出端连接控制模块，根据接收到的数据进行比较判断，并根据比较结果向控制模块输出控制指令；控制模块的输出端连接断路器，而断路器连接在蓄电池与电网之间，控制模块根据接收到的指令控制断路器的通断。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘文霞，傅中兴，何海平，王鹏飞，全锐，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：84