风力发电混合储能系统控制方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属于风电混合储能技术领域，具体设及一种风电混合储能系统控制方法。
【背景技术】：
[0002] 风能的充分利用对环境改善起到了很大的推动作用，风力发电得到大力地发展。 由于风自身的波动性及不可确定性，风力发电的输出对风电并网稳定性具有重要影响。随 着风力发电的不断发展，对风电并网的稳定性提出了更高的要求。由于风力发电储能系统 能够平抑风电功率波动，储能系统控制方法的研究具有重要意义。
[0003] 在对风电波动功率进行小波包分解时，采用蓄电池超级电容器混合储能系统平抑 风电功率波动在一定程度上缓解了单一蓄电池储能的频繁充放电现象，但在蓄电池和超级 电容器容量一定时，会出现荷电状态过限的情况，荷电状态的过限将严重影响储能设备的 使用寿命。
【发明内容】
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[0004] 发明目的： 阳〇化]本发明提供了一种风电混合储能系统控制方法，其目的是为了平抑风电功率波 动，提高储能设备的使用寿命。
[0006] 技术方案： 阳007] 本发明是通过W下技术方案实施的：
[0008] 一种风力发电混合储能系统控制方法，其特征在于：采用小波包多层分解的方法 将风电波动功率P (t)信号分解为低频町(t)、次高频Pm(t)、高频Ph(t)部分； W09] 低频信号町(t)为第n层小波包分解的P",D(t)重构信号，通过分析P",i(t)~ P。,。1 (t)重构信号的幅频特性，确定次高频和高频信号的频率分界频率片，当fk<fs时，将频 率fk对应的重构信号P 划分为次高频信号；当f S时，将频率f k对应的重构信号 p",k(t)划分为高频信号，其数学表达式为：
[0011] 该控制方法采用模糊控制的方法，所述模糊控制的方法由W下步骤组成： 阳01引 （1)风电波动功率P(t)进行小波包分解，将风电波动功率分解为低频、次高频W 及高频信号，将低频信号町(t)作为风电并网期望值，将次高频信号PM(t)作为蓄电池储能 的目标功率值《输入到模糊控制器1的第一个输入端，将高频信号町(t)作为超级电容器 储能的目标功率值《输入到模糊控制器2的第一个输入端；
[0013] 似模糊控制器I的第二个输入端为蓄电池设备的荷电状态，模糊控制器2的第二 个输入端为超级电容器设备的荷电状态；模糊控制器输出分别为功率修正值APb和AP S。；
[0014] (3)将超级电容器的功率修正值作为蓄电池储能功率补偿值，将蓄电池的功率修 正值作为超级电容器储能功率补偿值，对储能系统输出功率进行二次互补修正。
[0015] 所述风力发电混合储能系统控制方法，其特征在于：
[0016] 所述模糊控制器的控制方法为：对输入到模糊控制器的两个输入端的输入量进行 修改：
[0017] 第一个输入量S 1为储能系统输出功率目标值？^^最大输出功率？。。、的比值，计 算方法为：
[0019] 第二个输入量S 2为储能系统当前荷电状态值SOC与初始值SOC。的差值与初始值 SOC。的比值，计算方法为：
[0021] 模糊控制器输出的功率修正值AP为： 阳 02引 AP = P*+k 人 Pmax
[002引其中的模糊集为：
[0024] Si= (NB, NS, ZE, PS, PB} 阳0巧]5 2= (NB, ZE, PB}
[0026] k,= {NB, NS, ZE, PS, PB}
[0027] 其中为输出功率修正系数，当储能设备荷电状态适中时，输出功率修正系数k , 为零，储能系统输出功率目标值不改变；
[0028] 当储能设备荷电状态枯竭且当前状态为放电时，调整输出功率修正系数k；^，使得 储能系统放电功率目标值略微降低；
[0029] 当储能设备荷电状态饱和且当前状态为充电时，调整输出功率修正系数k；^，使得 储能系统充电功率目标值略微降低。
[0030] 优点和效果：
[0031] 本发明基于小波包分解和模糊控制提出了一种风力发电混合储能系统的控制新 方法。该方法通过蓄电池超级电容器混合储能系统平抑风电功率波动，采用小波包分解将 风电功率分解为低频、次高频和高频分量，利用蓄电池和超级电容器的互补特性分别平抑 次高频和高频分量。通过对储能系统目标功率进行一次修正，同时将蓄电池和超级电容器 修正功率补偿量进行二次互补修正，有效地对并网点功率平滑程度W及储能设备荷电状态 波动范围进行了优化，证明了控制策略的优越性。
【附图说明】：
[0032] 图1为混合储能系统模糊控制策略图。
[0033] 图2为蓄电池和超级电容器第一个输入量的隶属度函数图。
[0034] 图3为蓄电池第二个输入量的隶属度函数图。
[0035] 图4为超级电容器第二个输入量的隶属度函数图。
[0036] 图5为功率最大变化量对比图。
[0037] 图6为加模糊控制器储能系统的荷电状态图。
【具体实施方式】：
[0038] 下面结合附图对本发明进行具体说明：
[0039] 本发明对风电波动功率进行小波包多层分解，将分解后的低频部分作为风电并网 期望值，次高频部分作为蓄电池储能目标功率，高频部分作为超级电容器储能目标功率。将 储能系统目标功率和储能设备的荷电状态通过模糊控制器得到功率修正系数，对储能系统 目标功率进行一次修正，同时将蓄电池和超级电容器修正功率补偿量进行二次互补修正。 通过对比修正前后风电并网功率平滑程度W及荷电状态波动范围，验证了该控制策略的优 越性。
[0040] 基于小波包分解的混和储能系统功率分配
[0041] 本发明对风电波动功率信号P (t)进行n层小波包分解，并将分解后的信号分为低 频、次高频和高频部分。低频信号町(t)为第n层小波包分解的P","(t)重构信号，通过分 析P",i(t)~重构信号的幅频特性，确定次高频和高频信号的频率分界频率fg，当 fk化时，将频率f k对应的重构信号P n,k (t)划分为次高频信号；当f S时，将频率f k对 应的重构信号P",k(t)划分为高频信号。
[0043] 将次高频信号PM(t)作为蓄电池储能系统的目标功率值，将高频信号町似作为超 级电容器储能系统的目标功率值。
[0044] 混合储能系统充放电控制方法 W45] 基于模糊控制的混合储能系统充放电控制方法
[0046] 采用蓄电池超级电容器混合储能系统平抑风电功率波动在一定程度上缓