风电功率波动平抑效能与储能容量之间关系的分析研究

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基于混合储能的风电场实时功率调控系统研究

基于混合储能的风电场实时功率调控系统研究一、研究背景混合储能技术是一种将多种储能方式(如电池、超级电容器、压缩空气储能等)相结合的储能策略，旨在提高储能系统的效率、性能和可靠性。

在风电场中，混合储能技术可以有效地平滑风力发电的波动，提高电网对风电的调度能力，降低弃风率，从而实现风电场与电力系统的高效协同运行。

实时功率调控是指通过对风电场内各种设备的控制策略进行优化，实时调整风电机组的出力，以满足电力系统对电能的需求。

传统的风电场功率调控方法主要依赖于静态预测模型和人工干预，这种方法存在预测精度低、响应速度慢、难以应对复杂工况等问题。

因此研究一种基于混合储能技术的实时功率调控系统具有重要的理论和实践意义。

1. 风电场的发展现状和存在的问题随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，风电作为一种清洁、可再生的能源形式，得到了越来越多的关注和支持。

近年来我国风电产业取得了显著的发展，风电装机容量逐年攀升，已经成为全球最大的风电市场。

然而风电场在运行过程中也面临着一些问题，如风电资源分布不均、弃风现象严重、风电场对电网的影响等。

这些问题不仅影响了风电场的经济效益，还对电网的安全稳定运行造成了一定程度的影响。

首先风电资源分布不均是一个亟待解决的问题，我国风能资源主要集中在北方地区，而南方地区由于地理环境和气候条件的限制，风能资源相对较少。

这导致了风电资源的开发利用存在较大的不均衡性，一些地区风电资源过剩，而另一些地区则面临风电资源短缺的问题。

此外由于风电场的建设成本较高，风电资源的开发利用往往受到经济条件的限制，导致风电资源的开发利用效率不高。

其次弃风现象严重，由于风电场的输出功率与风速之间存在一定的关系，当风速低于设计风速时，风电场的发电量会大幅降低，甚至出现弃风现象。

据统计我国弃风电量占全国总发电量的约5,这一比例在国际上处于较高水平。

弃风现象的存在不仅浪费了宝贵的能源资源，还增加了风电场的运行成本，影响了风电产业的可持续发展。

平抑风光功率波动的储能分配方案

平抑风光功率波动的储能分配方案平抑风光功率波动的储能分配方案平抑风光功率波动是解决可再生能源系统中的一项重要挑战，储能技术被广泛应用于这一领域。

下面将从步骤思考的角度，介绍储能分配方案。

第一步，评估风光能源系统的功率波动情况。

通过收集并分析风力和光照强度数据，确定系统中的功率波动范围。

功率波动的幅度和频率将决定所需的储能容量。

第二步，选择合适的储能技术。

根据系统需求和经济性，选择适当的储能技术，如电池储能、压缩空气储能、水泵储能等。

不同储能技术具有不同的特点，需要综合考虑储能容量、效率、响应时间和寿命等因素。

第三步，确定储能容量。

根据功率波动的幅度和频率，计算出所需的储能容量。

这将有助于确保系统在能源供应不稳定时仍能提供稳定的电力输出。

第四步，制定储能分配方案。

根据系统的运行情况和储能技术的特点，制定储能分配方案。

这可以包括确定储能系统的充放电策略、优化储能系统的运行模式等。

第五步，监测和调整储能分配方案。

监测风光能源系统的功率波动和储能系统的运行情况，根据实际情况进行调整。

这有助于优化储能分配方案，提高系统的性能和可靠性。

第六步，持续改进储能分配方案。

随着技术的不断发展和应用经验的积累，持续改进储能分配方案是必要的。

可以通过引入智能控制系统、优化储能系统的设计等方式，进一步提高储能系统的性能和效率。

综上所述，平抑风光功率波动的储能分配方案需要通过评估功率波动情况、选择合适的储能技术、确定储能容量、制定储能分配方案、监测和调整储能分配方案以及持续改进储能分配方案等步骤来实现。

这将有助于提高可再生能源系统的可靠性和稳定性，推动可持续能源的发展。

并联储能系统平抑风电功率波动的仿真研究

率主要取决于接人母线电压和向电网注入的电流
与系统交换大量的有功功率。将ＳＴＡＴＣＯＭ和储能
研圆萨
并联储能系统平抑风电功率波动的仿真研究
杨海姣，边敦新，李改革
（１．山东理工大学电气与电子工程学院，淄博２５５０４９）摘要：分析了ｓＴＡＴｃｏＭ／ＢＥｓｓ的工作原理，建立了ＳＴＡＴＣＯＭ／ＢＥＳＳ的数学模型，设计了基于电
ＦｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓｏｆＷｉｎｄＦａｒｍｓ
ＹＡＮＧＨａｉ－ｊｉａｏ，ＢＩＡＮＤｕｎ — ｘｉｎ，ＬＩＧａｉ — ｇｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＳＴＡＴＣＯＭ／ＢＥＳＳｉｓａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆ
流解耦控制策略的控制框图，利用Ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真证明ｓＴＡＴｃｏＭ／ＢＥｓｓ平抑风电功率波动的
有效性。
关键词：风电并网，功率波动，储能，ＳＴＡＴＣＯＭ
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰａｒａｌｌｅｌＳｔｏｒａｇｅＳｙｓｔｅｍｓＲｅｄｕｃｅｓＰｏｗｅｒ
中图分类号：ＴＭ６１４

储能系统平抑风电功率波动原理-概述说明以及解释

储能系统平抑风电功率波动原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容：风能是一种可再生的清洁能源，但由于其受气候变化和地形条件的影响，其发电量存在着不可避免的波动性。

风电功率的波动性给电网的稳定运行带来了挑战，因此寻找一种有效的方法来平抑风电功率波动成为了一个重要的研究方向。

储能系统作为一种有效的能量调节手段，可以将多余的风电功率储存起来，在风电功率不足时释放出来，从而实现对风电功率的平抑。

储能系统可以以各种形式存在，如电池能量储存、压缩空气能储存、抽水蓄能等。

它们都能够通过将电能或其他形式的能量转化为储能状态，并在需要时将其转化为有用的能量，以满足系统对能量的需求。

本文将重点探讨储能系统在平抑风电功率波动中的原理。

首先对风电功率波动的原因进行了分析，从风能资源的不稳定性、风电场配置的不合理性以及电网输电能力的限制等方面进行了探讨。

然后介绍了储能系统是如何通过吸收风电场波动功率和释放储存的电能来平抑风电功率波动的。

最后对储能系统的发展趋势进行了展望，并总结了储能系统在平抑风电功率波动中的重要作用。

通过本文的研究，我们可以深入了解储能系统平抑风电功率波动的原理和机制，为未来的储能系统的发展提供有价值的参考。

储能系统的应用不仅可以提高风电场的发电效率和稳定性，还可以对电网的负荷平衡和供电品质带来显著的改善。

相信未来储能技术的不断发展将为风能行业的可持续发展提供更好的支持。

文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文包括引言、正文和结论三个部分。

引言部分概述了本文的主题和目的，介绍了储能系统对于平抑风电功率波动的重要性。

接着对整篇文章的结构进行了简要概述，让读者对文章的组织和内容有一个整体的了解。

正文部分主要包括三个小节：2.1 储能系统的作用，2.2 风电功率波动原因分析和2.3 储能系统平抑风电功率波动原理。

首先，我们将介绍储能系统在风电系统中的作用，包括储能系统的定义、分类和应用领域。

平抑间歇性电源功率波动的混合储能控制研究

平抑间歇性电源功率波动的混合储能控制研究
周福举;张宸宇;郑建勇;邓凯
【期刊名称】《电工电气》
【年(卷),期】2014(000)010
【摘要】针对间歇性电源输出功率波动大、随机性强的特点，提出了一种基于混
合储能平抑间歇性电源功率波动的控制方法。

该方法将功率密度大、动态响应速度快的超级电容作为系统缓冲储能优先对功率波动进行平抑，通过蓄电池组的功率调节以防止超级电容电压越限；将蓄电池组分为独立的充电组和放电组分别控制，最大限度的减少蓄电池组循环充放电次数；通过基于荷电状态的蓄电池充电组和放电组相互调整规则以避免蓄电池组深度充放电，延长其使用寿命。

仿真验证了该方法的有效性。

【总页数】5页(P11-14,27)
【作者】周福举;张宸宇;郑建勇;邓凯
【作者单位】东南大学电气工程学院，江苏南京 210096;东南大学电气工程学院，江苏南京 210096;东南大学电气工程学院，江苏南京 210096;东南大学电气工
程学院，江苏南京 210096
【正文语种】中文
【中图分类】TM912
【相关文献】
1.储能系统平抑间歇性能源功率波动的控制策略研究 [J], 王超;陈峦;赵敏
2.平抑新能源功率波动的混合储能协调控制策略 [J], 朱小山; 古元波
3.混合储能平抑微电网功率波动控制策略研究 [J], 王民华;李凤霞
4.基于混合储能的风力发电功率波动平抑控制研究 [J], 王颢文;王恩荣;张海龙
5.基于混合储能的船舶电力系统功率波动平抑控制策略 [J], 齐坤;朱志宇
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平抑风光功率波动的储能分配方案分析

平抑风光功率波动的储能分配方案分析平抑风光功率波动的储能分配方案分析平抑风光功率波动是一个重要的能源管理问题，在能源储存技术的发展下，储能分配方案成为解决这一问题的关键。

本文将从步骤思考的角度，分析储能分配方案的实施过程。

第一步，了解风光功率波动的原因和影响。

风光能源是一种不稳定的能源形式，受天气和环境等因素的影响，风力和光照强度会发生变化，导致能源供应的不稳定性。

这种波动对电网的稳定运行和能源供应可靠性产生了负面影响。

第二步，确定储能技术的选择。

常见的储能技术包括电池储能、氢能储能、压缩空气储能等。

选择合适的储能技术需要考虑容量、效率、成本和环境影响等因素。

根据能源需求和供应的特点，确定适用的储能技术。

第三步，设定合理的储能容量。

储能容量的大小与能源波动的程度和持续时间有关。

根据风光能源的波动性评估，确定合适的储能容量，既要满足能源供应的稳定性要求，又要避免过度。

第四步，制定储能充放电策略。

储能系统的运行策略对能源的利用效率和储能系统的寿命等方面有重要影响。

根据能源需求和供应的变化，制定合理的充放电策略，确保能源的平抑和储能系统的稳定运行。

第五步，考虑储能系统的安全性和可靠性。

储能系统的安全性和可靠性是储能分配方案的关键因素之一。

需要对储能系统进行可靠性评估，确保系统能够在不同的运行条件下正常工作，并采取相应的保护措施，防止潜在的故障和事故发生。

第六步，实施储能分配方案，并进行监测和调整。

在实施储能分配方案之后，需要对系统进行监测和调整，及时发现和解决问题，确保储能系统的有效运行。

同时，根据实际运行情况，适时调整储能容量和充放电策略，以最大程度地平抑风光功率波动。

综上所述，储能分配方案的实施需要经过一系列的步骤。

了解风光功率波动的原因和影响，选择合适的储能技术，设定合理的储能容量，制定合理的充放电策略，考虑储能系统的安全性和可靠性，并进行监测和调整。

通过科学的储能分配方案，可以有效地平抑风光功率波动，提高能源供应的可靠性和稳定性。

平抑风电波动的混合储能容量配置及控制策略

平抑风电波动的混合储能容量配置及控制策略摘要：构建新型电力系统是实现“双碳”目标的必由之路，已上升为国家发展战略。

风能以清洁、高效、无污染等特点成为近年新能源发展的热点。

风电装机规模的持续增长在带来巨大经济效益和环境效益的同时，也给电网带来了巨大的挑战。

风力发电具有较强的波动性、间歇性和随机性，其对电网可靠运行、经济运行造成的不利影响也日趋严重。

关键词：混合储能系统；风电功率波动；容量配置1电解制氢-超级电容混合储能系统功率选择与容量配置将储能系统直接接在“源侧”，即在风电并网前对风电功率波动进行平抑，从而使风电场输出功率满足相关规定，减小风电波动对电网造成的不利影响。

本文采用电解制氢-超级电容混合储能系统平抑风电波动。

能量型储能元件电解槽主要用于吸收低频功率。

功率型储能元件超级电容承担吸收高频功率和向电网释放功率的任务。

1.1混合储能系统额定功率选择本文从储能系统的经济性以及最大限度满足平抑波动需求2个角度出发，制定了混合储能系统额定功率的配置原则。

首先对混合储能系统输出功率P s(t)进行概率统计，并对其进行正态分布拟合，得到拟合曲线的均值μ和σ标准差，则输出功率P s(t)为式中：P s(t)为t时刻混合储能系统输出功率，其正值代表储能系统充电，负值代表储能系统放电；P w(t)为t时刻风电原始出力；P g-ref(t)为在满足风电场输出功率波动量标准的前提下，经过自适应滑动平均滤波（moving average filter，MAF）算法得到的t时刻的并网功率参考值。

不同置信水平下储能系统的额定输出功率P N(p)为式中：p为置信水平；z p为不同置信水平p对应的z分位数。

波动平抑效果和储能系统容量呈线性关系，即储能容量越大波动平抑效果越好。

两者之间存在“转折点”，当储能系统的功率大于转折点对应的功率后，波动平抑效果开始趋于平缓。

若继续增大储能系统容量，波动平抑效果基本不变，但系统经济性大幅度降低。

第七届电工杯数学建模竞赛A题一等奖论文风电功率波动效应

三模型假设1观测数据真实可信2短期不存在大的自然灾害例如飓风海啸以及地震等3预测期间风电机组分布不变发电机组性能不随时间发生变化四参数说明5ksitp每台机组的风电功率kmitp20台风电机每隔5分钟的总功率5kmtp?20台风电机每隔5分钟的总功率15kmtp?20台风电机每隔15分钟的总功率kmitp20台风电机每隔1分钟的总功率tp?20台风电机的总功率mkp?风电功率波动率五模型建立风能的间歇性决定了风电功率具有波动性当大规模风电接入电网时风电功率的快速大幅度波动将可能破坏电网有功功率供需平衡导致电网频率出现偏差严重时可能对电网安全运行带来威胁
二、问题分析
.首先利用三次ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ条插值将空值填补,电功率波动值应为相邻两电功率差值，
故我们对初始数值求一阶差分，采用 matlab 的概率密度拟合工具箱 dfittool 对各组数据的概率密度函数进行拟合，发现 t location-scale 拟合度最高，定义拟合指标对其检验，再利用 t location-scale 分布，以每日为时间窗宽，对 5 个机组风电功率分别计算 30 个时段的概率分布参数。从问题 1 中各风机 30 天波动值数列中取出间隔为 1 分钟的数据，按问题 1-a）的方法，分析新的电功率波动序列所符合的概率密度分布。第三问主要从最大波动量、风电功率变化率、最大变化率和波动率进行分析。它们描绘了风电功率的波动能力以及变化能力。但是在具体的变化方面 5s 要更为细腻，像素和变化率也要更高。1m 的数据损失了波动的具体细节以及峰值。针对问题 5 ，我们通过设计合适的预测模式，建立预测模型，分别采用
PKm
风电功率波动率
五、模型建立
风能的间歇性决定了风电功率具有波动性,当大规模风电接入电网时,风电功率的快速大幅度波动将可能破坏电网有功功率供需平衡,导致电网频率出现偏差, 严重时可能对电网安全运行带来威胁。因而有必要分析刻画风电功率的波动特征, 也将为储能平抑风电功率波动的容量配置和控制策略研究奠定基础。为刻画风电功率波动特征,定义以下统计量指标 [] : 风电功率波动率

平抑风电功率波动的储能容量经济配置方法

ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｗｉｎｄｐｏｗｅｒ；ｏｕｔｐｕｔｓｍｏｏｔｈｉｎｇ；ｅｎｅｒｙｇｓｔｏｒａｇｅ；ｓｔｏｒａｇｅｃａｐａｃｉｔｙｃｏｎｉｆｕｒｇａｔｉｏｎ；ｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｉｆｔｓ
盈一
ＣｌｅａｎＥｎｅｒｇｙ
第２９卷第ｌ２期２０１３年ｌ２月文章编号：１６７４ — ３８１４（２０１３）１２ — ０１０１ — ０６
电网与清洁能源
Ｐｏｒｇｙ
Ｖｏ１．２９Ｎｏ．１２Ｄｅｃ．２Ｏ１３
中图分类号：ＴＭ６１
文献标志码：Ａ
平抑风电功率波动的储能容量经济配置方法
房旭雪－，叶林１，赵永宁，宋旭日２
（１．中国农业大学信息与电气工程学院，北京１０００８３；２．中国电力科学研究院，北京１００１９２）
ＴｈｅＥｃｏｎｏｍｉｃＡｌｌｏｃａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｏｆＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅＣａｐａｃｉｔｙｆｏｒＳｍｏｏｔｈｉｎｇＷｉｎｄＰｏｗｅｒＦｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ
ｔｉｏｎｓｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｍｏｎｔｈｌｙｄａｔａｏｆａｗｉｎｄｆａｒｍ

磷酸铁锂电池储能系统平抑风电功率波动研究

磷酸铁锂电池储能系统平抑风电功率波动研究摘要：伴随社会的快速发展，更多人认识到磷酸铁锂电池储能系统平抑风电功率波动的重要性。

该系统具有延长储能装置使用寿命、节约成本等作用。

工作人员在了解风力发电处理的随机性与间歇性后，便应该将磷酸铁锂电池储能系统应用于平抑风电功率波动中，以达到控制风电功率波动的效果。

因此，磷酸铁锂电池储能系统在与风电功率波动建立关联性后，便能提高电网运行的安全性与稳定性。

关键词：磷酸铁锂电池；储能系统；风力发电引言：因为间歇性、随机波动性是风的基本特点，风力发电系统所产生的输出功率波动则会具有曲折性。

风电在电网中也具有重要作用。

风电在出现波动后，电网电压与频率则会出现较大的波动，电网也无法处于平稳运行状态中。

磷酸铁锂电池储能系统在被应用于风力发电后，风电功率波动便能被控制。

在满足负荷电能需求的基础上，也能确保输出功率符合特定指标，电能质量得到显著增强。

1风力发电与储能技术概述风机能将风力资源转化为电能。

风资源在让风轮发生转动后，齿轮箱也会逐渐加速，让风力发电功率波动被有效控制。

风速在发生变动后，风轮转速还会随机发生变动，风力发电机输出功率则会随之发生变化。

风速条件在存在差异性时，为获得最大输出功率，则需要在第一时间调整转速，风力发电机能处于稳定运行状态中。

①天气条件会对风能造成冲击。

但是天气条件具有不确定性，风电场的输出功率也会随之发生波动。

输出电能在充满不稳定性时，电网运行过程则会受到影响。

储能装置此时发挥作用，可将一种能量转换成同一种或者另一种形式来对其进行存储。

基于实际情况，还能运用多元化形式来释放能量。

②储能系统在风力发电中具有重要作用。

当前多种储能技术被应用于风力发电中，绿色环保则是磷酸铁锂电池的基本特征。

分布式能源发电也充满不可控制性，储能系统则会向电网进行放电，通过负载来达到稳定功率输出的效果。

风能还是一种可再生能源，分布式发电系统则会加大投入使用风能的力度，以此来达到降低成本的效果[1]。

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Pb = Xk −Yk
(5)
对风电场输出功率进行储能平抑控制前，要设
定 τ 值和 Pout 初始值 Y0，当平抑过程结束后，可以得到 n 个 Pb 值，而这组 Pb 值正是计算储能容量的依据。
2 满足平抑过程能量需求的储能容量算法
在对风电功率波动进行储能平抑控制时，满足
储能系统充放电需求的储能容量计算方法如下：
= λ X k + λ(1 − λ) X k −1 + (1 − λ)2Yk −2 (8)
=
λ
k −1
∑
(1 −
λ)m
X k −m
+
(1 −
λ)k Y0
m=0
2
2009 年中国电机工程学会年会
由式(8)可见，λ 值越小，Yk 与 Y0 越接近；λ 值越大， Yk 与 Xk 越接近。当 λ→0 时，平抑输出近似是功率为 Y0 的直线。
当时，τ=24h 仿真结果如下图所示：
50
Pw
40
Pout
Pb
30
功率幅值(MW)
20
10 0
-10
-20
-30 0
50
100
150
200
250
300
采样点数 (1d/5min)
图 5 τ=24h 时，Pw、Pout 和 Pb 变化曲线
所需储能容量 W= 79.1551MWh，平抑后输出功率 10min 最大变化率 0.1479MW/10min。
2009 年中国电机工程学会年会
风电功率波动平抑效能与储能容量之间关系的分析研究
宇航，张真卿，苑田芬，黄亚峰
（东北电力大学，吉林吉林 132012）
The relationships between the efficiency of stabilizing wind power fluctuations and capacity of storage system
1 基于低通滤波原理的风电功率波动储能平抑方法
应用储能系统平抑风电功率波动的原理如图 1
1
2009.11.25-27 中国·天津
所示：
图 1 风电功率波动储能平抑原理示意图
Pw 表示风电场输出的功率 Pout 表示注入电网的功率 Pb 表示变流器控制储能系统吸入的功率平抑风电功率波动的目的是要剔除风电场输出功率的短期波动，减小风电功率的变化率，为电力系统提供较为稳定的功率输出。这与信号处理中的低通滤波原理类似，低通滤波器通过对输入信号的幅值进行加减处理，使输出信号更加平滑，而储能系统则是通过其充放电来改变风电场输出功率的幅值，使注入电网的电能更加平稳，因此可以将低通滤波器模型引入到储能平抑中。一阶无源低通滤波器的数学表达式如下：
从以上结果可以得出，滤除风电功率中的分钟
级波动，可以明显地减小功率变化率，此时所需的
储能容量较少；若滤除风电功率的小时级甚至一天
的波动，虽然可以进一步减小风电功率的变化率，
但所需储能容量将增加几倍甚至十几倍。
3
2009.11.25-27 中国·天津
作者简介：宇航（1984-），男，黑龙江齐齐哈尔人，汉族，硕士研究生，主要研究方向为电力系统暂态分析、风力发电。Email：www.yuhang211@．张真卿（1984-），男，江苏连云港人，汉族，硕士研究生，主要研究方向为电力系统暂态分析、风力发电。Email：www. 270071443@．苑田芬（1984-），女，山东临沂人，汉族，硕士研究生，主要研究方向为电力系统暂态分析、风力发电。Email：www. 66719685@．
风电机组输出功率取决于风速，具有不可预期性和波动性。当电网所接纳的风电容量超过一定份额时，风电功率波动将增加电网运行调整负担[1]，因此，对于大型风电场往往需要限制其输出功率的波动，如中华人民共和国国家标准化指导性文件 GB/Z 19963-2005 中对风电场输出功率变化率作出了明确的规定[2]。
Ws = W f − Wg = ( X − Y ) ⋅T
(11)
当 λ<0.05 时, Y →Y0，当 Y0 = X 时，Ws 最小，这时平抑风电功率波动所需的储能容量也最小；当
λ>0.05 时， Y → X ，Y0 一般取 X1 或 X ，这时平抑风电功率波动所需的储能容量基本相同。
3 仿真分析
出信号幅值越小；随着截止频率 fc 减小，即滤波时间常数 τ 的增大，输出信号频率越低、越平稳。
对风电场输出功率进行平抑控制时，(1)式中的
X 相当于 Pw，Y 相当于 Pout。将(1)式进行离散化，设 t 为控制周期，在 tk=kt(k=1,2,3,…,n)时刻：
τ
Yk
− Yk −1 t
+ Yk
=
Xk
(2)
解 Yk 得，
Yk
=
τ
τ +
t

−1
+
τ
t +t
Xk
(3)
设 λ= t (0<λ<1)，代入(3)式得，
τ +t
Yk = (1 − λ)Yk −1 + λ X k
(4)
从(4)式可以看出已知 tk 时刻的 Pw 值 Xk、前一
时刻的 Pout 值 Yk-1 和 λ 值，就可以得到经平抑控制
keywords：storage system；wind power fluctuations；low-pass fliter
摘要：本文以风电功率波动平抑效能与储能容量之间的关系为研究目标，提出了基于低通滤波原理的风电功率波动储能平抑方法及满足平抑过程能量需求的储能容量算法，根据风电场实际输出功率数据对功率波动平抑过程进行仿真。研究结果表明，滤除风电功率的分钟级短期波动，可明显减小风电场输出功率的变化率，而且所需的储能容量较小，滤除风电功率的小时级甚至一天的中、长期波动，虽然可以使风电场输出功率更加平稳，但所需储能容量增幅很大。
Pout
Pb
30
功率幅值 (MW)
20
10
0
-10
-20 0
50
100
150
200
250
300
采样点数 (1d/5min)
图 4 τ=1h 时，Pw、Pout 和 Pb 变化曲线
所需储能容量 W=30.5097MWh，平抑后输出功率 10min 最大变化率为 2.6064MW/10min。
关键字：储能；风功率波动；低通滤波
0 引言
随着能源和环境问题的日益突出，作为一种新型的可再生能源，风力发电具有环境友好、技术成熟、全球可行的特点，越来越受到人们的重视。近年来我国风电得到较快发展，截止到 2008 年底，装机容量达到 892 万千瓦，预计在 2020 年，我国风电累计装机可以达到 1 亿千瓦。
平抑过程中储能系统中的能量用 Ek 表示：
k
Ek = E0 + ∑ Pbm ⋅ t
(6)
m=1
式中 E0 为储能系统中的初始能量，设 E0=0，从 k=1 至 k=n，计算 Ek。储能系统的容量用 W 表示如下：
W
=
max
k =1Kn
Ek
−
min
k =1Kn
Ek
(7)
在实际储能平抑过程中，由于储能系统中的能
本文提出了一种利用储能系统抑制风电功率变化率的方法以及满足平抑过程能量需求的储能容量算法，以某额定容量为 50MW 的风电场为例，根据其实际输出功率数据对功率波动平抑过程进行仿真，验证该平抑方法的有效性，分析风电功率波动平抑效能与储能容量之间的关系，为风电场通过配置储能系统平抑风电功率波动提供有效的参考。
从图 3、4、5 可以看出应用基于低通滤波原理的储能平抑方法可以有效地抑制风电功率波动，减
小功率变化率，并且随着滤波时间常数 τ 的增大，即滤波截止频率的减小，平抑后的输出功率越平
稳，但所需的储能容量也越大。
在该算例中，当 τ=10min，风电场输出功率 10min 最大变化率减少了 61.4%，所需储能容量为 6.4997MWh；当 τ 分别取 1h 和 24h，风电场输出功率 10min 最大变化率分别减少了 88.0%、99.3%，所需储能容量分别为 30.5097MWh、79.1551MWh。
后的 Pout 值 Yk。其中 λ 值随 τ 值的变化而变化且成
反比关系。由于 λ 的存在，该表达式表现出一定的
吸收瞬时突发的能力，这种能力称为平稳性。显然
随着 λ 的减小，即 τ 值的增大，其平稳性增强，经平抑控制后的风电场输出功率的变化率越小。
已知 Xk 和 Yk，那么储能系统吸入的功率如下式：
假设对 T 时段内的风电场输出功率进行平抑，
设 T=nt，风电场输出的能量用 Wf 表示，
n
Wf = ∑ Xk ⋅t = X ⋅T
(9)
k =1
经过储能平抑后注入电网的能量用 Wg 表示，
n
Wg = ∑ Y k ⋅ t = Y ⋅T
k =1
(10)
假设储能平抑过程不存在能耗，储能系统需要
存储的能量为 Ws，根据能量守恒定律，
在风电场出口处安装储能系统是减小风电场输出功率变化率的理想途径[3-4]，当储能系统容量足够大时，可以利用储能系统对风电功率波动进行有
效调控，使风电场成为可调度电源。然而，由于储能系统成本往往比较昂贵，实际上只能利用有限容量的储能系统来优化风电场的功率输出，风电场输出功率的可控程度与所配置的储能容量密切相关。因此，分析风电功率波动平抑效能与储能容量之间的关系是风电控制领域前沿的研究课题之一。
τY '+ Y = X