一种基于抽水储能电站平抑风力发电功率波动的方法专利检索-水力发电厂发电厂分销网络和设备专利检索查询-专利查询网

一种基于抽水储能电站平抑 风 力发电功率波动的方法

阅读：561发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种基于抽水储能电站平抑风力发电功率波动的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种基于抽水储能电站平抑风力发电功率波动的方法，包括以下步骤：利用风力发电场模型求解功率波动需要补偿的功率差额；建立满足电网需求、功率平衡以及设备安全运行的约束条件；建立储能模型求解水库高度，调节水库储能状态；根据风力发电功率波动的功率差额和水库高度，求解水泵转速，当用电负荷处于波峰时，调节水泵到最优转速，可以利用势能差补偿风力发电功率的不足，平抑单独由风力发电带来的风力发电波动的影响；当用电波谷时，调节水泵转速，将释放掉的容量储抽到抽水蓄能电站进行抽水蓄能。通过风力与水泵的有机结合，利用水库上下水位之间的势能差，进一步完成风能水能与电能的转化，补偿了单独采用风力发电对输出功率波动方面的不足。，下面是一种基于抽水储能电站平抑风力发电功率波动的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于抽水储能电站平抑风力发电功率波动的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将风力发电厂发出功率数据和电力系统用户用电功率数据输入到混合模型中；利用风力发电场模型求解功率波动需要补偿的功率差额；
步骤二：建立满足电网需求、功率平衡以及设备安全运行的约束条件；
步骤三：建立储能模型求解水库高度，调节水库储能状态；
步骤五、根据风力发电功率波动的功率差额和水库高度，求解水泵转速，当用电负荷处于波峰时，调节水泵到最优转速，可以利用势能差补偿风力发电功率的不足，平抑单独由风力发电带来的风力发电波动的影响；当用电波谷时，调节水泵转速，将释放掉的容量储抽到抽水蓄能电站进行抽水蓄能。
2.如权利要求1所述的基于抽水储能电站平抑风力发电功率波动的方法，其特征在于：
所述步骤一的具体步骤为：(1)风电场瞬时风能
式中，ρ为空气密度；R为叶片半径；V为风速；f(V/λ,K)为威布尔分布的概率密度函数，可得风速的分布特征；λ为形状因子；K为威布尔分布参数；PW为瞬时风能；
(2)风电场瞬时捕获功率
式中，Pmec为瞬时捕获有效风功率；CP(λi，β)为风力涡轮机空气动力效率的功率系数，受到叶尖速比λi和β桨距角的影响，表示风能的捕获效率；桨距角几乎不变，约为处在0附近的数；λi为叶尖线速度与风速的比值，ω为风力涡轮机的转速；
(3)风电场注入电网功率
Pwind＝ηPmec
式中Pwind为风力涡轮机的注入电网功率；η为风力发电机的效率；
(4)需要平抑的功率差额
Pdev＝Puser-Pwind
其中Puser为电力系统用户用电功率。
3.如权利要求1所述的基于抽水储能电站平抑风力发电功率波动的方法，其特征在于：
所述步骤二的具体步骤包括(1)功率平衡约束：
Phydro(t)＝Pgrid(t)-Pwind(t)+PpumpN
式中，Pgrid(t)为运营商给出的电力需求，Pwind(t)为上部分得出的风电场功率，PpumpN为离心泵的额定功率，这都是已知值，Phydro(t)为需求解的水轮机功率；
(2)水库储层能量：
Esto(t)为某时刻的储层能量，Esto(t-1)为前一时刻的储层能量，Phyd(t)为水轮机的功率，PpumpN为离心泵的额定功率，ηhyd和ηpump分别为水轮机和离心泵的效率，Δt为时间差，SOC(t)为储层能量的状态量，Esto-max为储层能量的最大值；
(3)储层能量约束：
Esto-minEsto-min和Esto-max为储层能量的上下限；
(4)电网需求功率约束：
Pgrid-minPgrid-min和Pgrid-max为电网功率的上下限；
(5)水轮机输出功率约束：
Phyd-minPhyd-min和Phyd-max为水轮机功率的上下限。
4.如权利要求1所述的基于抽水储能电站平抑风力发电功率差额的方法，其特征在于：
所述步骤三的具体步骤包括：(1)水力发电的势能为
E＝mgh
上式中，m表示所落下的水的质量，g表示重力势能，h表示下落的高度；
(2)水轮机运行期间产生的功率为
Phyd＝ΔpηydroQs
Phyd为涡轮机的功率，此项数据可由电网功率模型求解得出，ηydro表示水轮机的机械转化功率，是所使用水轮机的额定参数。Qs为经过水轮机的流量。Phyd、ηydro、Δp均为已知值，由上式可得到计算水库高度的中间变量Qs；
(3)水库储能模型中的流量差
其中，Qe(t)表示进入水库的流量，Qs(t)表示为流出的流量；A表示影响流量大小的系统常数；
流出的流量可以定义为
其中，α是一个与流体横截面积相关的常数，h表示水下落的高度；
储能模型中水库的高度可以表示为
h(0)为未将下水库中的水抽到上水库时，水库的初始高度，水库中增加的高度为流入系统的流量和流出系统的流量的积分，qn(t′)表示随时间变化流入到水库中的流量，qout(t′)表示随时间变化流出水库的流量。
5.如权利要求1所述的基于抽水储能电站平抑风力发电功率波动的方法，其特征在于：
步骤四的具体步骤包括：离心泵的数学方程为
N＝Ppump/Torque
N代表的是泵的转速，Ppump表示泵的运行功率，Torque为泵在工作状态下所产生的转矩，h(t)为前面储层模型求得的未知变量，ηpump表示水泵的转化效率，是已知量；
根据以上两个公式，我们可以推出泵的实际转速

说明书全文

一种基于抽水储能电站平抑 风 力发电功率波动的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于抽水储能电站平抑风力发电功率波动的方法。

背景技术

[0002] 近年来能源短缺和环境污染已成为当今人类生存和发展首要解决的紧迫问题，对可再生能源的开发利用,特别是对风能的利用已受到世界各国的高度重视。风力发电给我
们带来了全新的电力能源，但是，风能的高渗透性会引发系统间歇性波动，使电力系统的输出功率不再稳定，当大规模风电并网时会对电网造成不利影响。

[0003] 目前已有一些学者针对风能的随机性给电力系统带来的危害进行了研究，

[0004] 文献[5]建立了一种采用电池储能系统平抑风力发电机功率波动的模型，并提出了采用随机动态规划控制的方法对有电池存储系统进行控制。文献[6]提出了一种采用压
缩空气储能与风力发电机相结合的电力系统优化调度模型，来平抑风力发电机功率的波
动。

[0005] 但上述研究都存在着储能系统容量不够大的缺点，当风力发电发生大规模功率波动时，储能系统不能完全平抑功率波动的问题。

发明内容

[0006] 为解决上述问题，提供一种基于抽水储能电站平抑风力发电功率波动的方法。

[0007] 本发明的目的是以下述方式实现的：

[0008] 一种基于抽水储能电站平抑风力发电功率波动的方法，包括以下步骤：

[0009] 步骤一：将风力发电厂发出功率数据和电力系统用户用电功率数据输入到混合模型中；利用风力发电场模型求解功率波动需要补偿的功率差额；

[0010] 步骤二：建立满足电网需求、功率平衡以及设备安全运行的约束条件；

[0011] 步骤三：建立储能模型求解水库高度，调节水库储能状态；

[0012] 步骤五、根据风力发电功率波动的功率差额和水库高度，求解水泵转速，当用电负荷处于波峰时，调节水泵到最优转速，可以利用势能差补偿风力发电功率的不足，平抑单独由风力发电带来的风力发电波动的影响；当用电波谷时，调节水泵转速，将释放掉的容量储抽到抽水蓄能电站进行抽水蓄能。

[0013] 所述步骤一的具体步骤为：(1)风电场瞬时风能

[0014]

[0015]

[0016] 式中，ρ为空气密度；R为叶片半径；V为风速；f(V/λ,K)为威布尔分布的概率密度函数，可得风速的分布特征；λ为形状因子；K为威布尔分布参数；PW为瞬时风能；

[0017] (2)风电场瞬时捕获功率

[0018]

[0019]

[0020] 式中，Pmec为瞬时捕获有效风功率；CP(λi，β)为风力涡轮机空气动力效率的功率系数，受到叶尖速比λi和β桨距角的影响，表示风能的捕获效率；桨距角几乎不变，约为处在0附近的数；λi为叶尖线速度与风速的比值，ω为风力涡轮机的转速；

[0021] (3)风电场注入电网功率

[0022] Pwind＝ηPmec

[0023] 式中Pwind为风力涡轮机的注入电网功率；η为风力发电机的效率；

[0024] (4)需要平抑的功率差额

[0025] Pdev＝Puser-Pwind

[0026] 其中Puser为电力系统用户用电功率。

[0027] 所述步骤二的具体步骤包括(1)功率平衡约束：

[0028] Phydro(t)＝Pgrid(t)-Pwind(t)+PpumpN

[0029] 式中，Pgrid(t)为运营商给出的电力需求，Pwind(t)为上部分得出的风电场功率， PpumpN为离心泵的额定功率，这都是已知值，Phydro(t)为需求解的水轮机功率；

[0030] (2)水库储层能量：

[0031]

[0032]

[0033] Esto(t)为某时刻的储层能量，Esto(t-1)为前一时刻的储层能量，Phyd(t)为水轮机的功率，PpumpN为离心泵的额定功率，ηhyd和ηpump分别为水轮机和离心泵的效率，Δt为时间差，SOC(t)为储层能量的状态量，Esto-max为储层能量的最大值；

[0034] (3)储层能量约束：

[0035] Esto-min

[0036] Esto-min和Esto-max为储层能量的上下限；

[0037] (4)电网需求功率约束：

[0038] Pgrid-min

[0039] Pgrid-min和Pgrid-max为电网功率的上下限；

[0040] (5)水轮机输出功率约束：

[0041] Phyd-min

[0042] Phyd-min和Phyd-max为水轮机功率的上下限。

[0043] 所述步骤三的具体步骤包括：(1)水力发电的势能为 E＝mgh

[0044] 上式中，m表示所落下的水的质量，g表示重力势能，h表示下落的高度；

[0045] (2)水轮机运行期间产生的功率为 Phyd＝ΔpηydroQs

[0046] Phyd为涡轮机的功率，此项数据可由电网功率模型求解得出，ηydro表示水轮机的机械转化功率，是所使用水轮机的额定参数。Qs为经过水轮机的流量。Phyd、ηydro、Δp均为已知值，由上式可得到计算水库高度的中间变量Qs；

[0047] (3)水库储能模型中的流量差

[0048]

[0049] 其中，Qe(t)表示进入水库的流量，Qs(t)表示为流出的流量；A表示影响流量大小的系统常数；

[0050] 流出的流量可以定义为

[0051]

[0052] 其中，α是一个与流体横截面积相关的常数，h表示水下落的高度；

[0053] 储能模型中水库的高度可以表示为

[0054]

[0055] h(0)为未将下水库中的水抽到上水库时，水库的初始高度，水库中增加的高度为流入系统的流量和流出系统的流量的积分，qn(t′)表示随时间变化流入到水库中的流量，qout(t′)表示随时间变化流出水库的流量。

[0056] 步骤四的具体步骤包括：离心泵的数学方程为 N＝Ppump/Torque

[0057]

[0058] N代表的是泵的转速，Ppump表示泵的运行功率，Torque为泵在工作状态下所产生的转矩，h(t)为前面储层模型求得的未知变量，ηpump表示水泵的转化效率，是已知量；

[0059] 根据以上两个公式，我们可以推出泵的实际转速

[0060]

[0061] 相对于现有技术，本发明通过风力与水泵的有机结合，利用水库上下水位之间的势能差，进一步完成风能水能与电能的转化。因抽水蓄能电站具有存储容量大的优点，能够在紧急时期发电补偿电源缺口，并在非用电高峰时期将能量储存起来，补偿了单独采用风
力发电对输出功率波动方面的不足
 附图说明

[0062] 图1是本发明的方法流程图。

[0063] 图2是本发明风力发电场与抽水储能电站的系统示意图。

[0064] 图3是水库模型。

[0065] 图4是风力涡轮机和水轮机组成的系统结构图。

[0066] 图5是本发明实施例中一天内的输出功率。

[0067] 图6是本发明实施例中一天内风速变化示意图。

[0068] 图7是本发明实施例中一天内风力的变化示意图。

[0069] 图8是风力发电与电网之间的功率偏差示意图。

[0070] 图9是发电模式下的液压动力图。

[0071] 图10是蓄水能力示意图

[0072] 图11是流量变化示意图。

[0073] 图12是水库高度示意图。

具体实施方式

[0074] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0075] 应该指出，以下详细说明都是例式性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的技术含义相同。

[0076] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0077] 在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

[0078] 本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

[0079] 一种基于抽水储能电站平抑风力发电功率波动的方法，用于由同一类型风力涡轮机组成的风力发电场和一个配备泵和涡轮机的抽水蓄能站，抽水蓄能电站主要由上水库、
下水库、风力涡轮机和水力涡轮机构成。蓄能电站由风力涡轮机和水力涡轮机产生的功率
输出被注入电网，使电力系统得到平稳的发电功率；包括以下步骤：

[0080] 步骤一：将风力发电厂发出功率数据和电力系统用户用电功率数据输入到混合模型中；利用风力发电场模型求解功率波动需要补偿的功率差额；

[0081] 步骤二：建立满足电网需求、功率平衡以及设备安全运行的约束条件；

[0082] 步骤三：建立储能模型求解水库高度，调节水库储能状态；

[0083] 步骤五、根据风力发电功率波动的功率差额和水库高度，求解水泵转速，当用电负荷处于波峰时，调节水泵到最优转速，可以利用势能差补偿风力发电功率的不足，平抑单独由风力发电带来的风力发电波动的影响；当用电波谷时，调节水泵转速，将释放掉的容量储抽到抽水蓄能电站进行抽水蓄能。

[0084] 所述步骤一的具体包括：(1)风电场瞬时风能

[0085]

[0086]

[0087] 式中，ρ为空气密度；R为叶片半径；V为风速；f(V/λ,K)为威布尔分布的概率密度函数，可得风速的分布特征；λ为形状因子；K为威布尔分布参数；PW为瞬时风能。

[0088] (2)风电场瞬时捕获功率

[0089]

[0090]

[0091] 式中，Pmec为瞬时捕获有效风功率；CP(λi，β)为风力涡轮机空气动力效率的功率系数，受到叶尖速比λi和β桨距角的影响，表示风能的捕获效率；桨距角几乎不变，约为处在0附近的数；λi为叶尖线速度与风速的比值，ω为风力涡轮机的转速。

[0092] (3)风电场注入电网功率

[0093] Pwind＝ηPmec

[0094] 式中Pwind为风力涡轮机的注入电网功率；η为风力发电机的效率。

[0095] (4)需要平抑的功率差额

[0096] Pdev＝Puser-Pwind

[0097] 其中Puser为电力系统用户用电功率。

[0098] 所述步骤二具体包括(1)功率平衡约束：

[0099] Phydro(t)＝Pgrid(t)-Pwind(t)+PpumpN

[0100] 式中，Pgrid(t)为运营商给出的电力需求，Pwind(t)为上部分得出的风电场功率， PpumpN为离心泵的额定功率，这都是已知值，Phydro(t)为需求解的水轮机功率。

[0101] (2)水库储层能量：

[0102]

[0103]

[0104] Esto(t)为某时刻的储层能量，Esto(t-1)为前一时刻的储层能量，Phyd(t)为水轮机的功率，PpumpN为离心泵的额定功率，ηhyd和ηpump分别为水轮机和离心泵的效率，Δt为时间差，SOC(t)为储层能量的状态量，Esto-max为储层能量的最大值。

[0105] (3)储层能量约束：

[0106] Esto-min

[0107] Esto-min和Esto-max为储层能量的上下限。

[0108] (4)电网需求功率约束：

[0109] Pgrid-min

[0110] Pgrid-min和Pgrid-max为电网功率的上下限。在电网功率约束模型中相比较以往的电网功率约束条件，本申请是根据电网需求功率来确定水轮机的功率，考虑了电网功率对抽水蓄能装置的影响，提高了输入电网功率的稳定性，减少不必要的功率波动，从而在电网要求能量范围内改变功率变化。

[0111] (5)水轮机输出功率约束：

[0112] Phyd-min

[0113] Phyd-min和Phyd-max为水轮机功率的上下限。

[0114] 所述步骤三具体包括：(1)水力发电的势能为

[0115] E＝mgh

[0116] 上式中，m表示所落下的水的质量，g表示重力势能，h表示下落的高度。

[0117] (2)水轮机运行期间产生的功率为 Phyd＝ΔpηydroQs

[0118] Phyd为涡轮机的功率，此项数据可由电网功率模型求解得出，ηydro表示水轮机的机械转化功率，是所使用水轮机的额定参数。Qs为经过水轮机的流量。Phyd、ηydro、Δp均为已知值，由上式可得到计算水库高度的中间变量Qs。

[0119] (3)水库储能模型中的流量差

[0120]

[0121] 其中，Qe(t)表示进入水库的流量，Qs(t)表示为流出的流量；A表示影响流量大小的系统常数。

[0122] 流出的流量可以定义为

[0123]

[0124] 其中，α是一个与流体横截面积相关的常数，h表示水下落的高度。

[0125] 储能模型中水库的高度可以表示为

[0126]

[0127]

[0128] h(0)为未将下水库中的水抽到上水库时，水库的初始高度，水库中增加的高度为流入系统的流量和流出系统的流量的积分，qn(t′)表示随时间变化流入到水库中的流量，qout(t′)表示随时间变化流出水库的流量。

[0129] 水库中存储的体积为

[0130]

[0131] 本申请考虑到了温度及流量对势能转换效率的影响。在求解储层高度进而计算储层能量，以及离心泵的运行功率时，将流量Qs(单位时间内经过水轮机的水流量)视为时间t的函数，此变量对离心泵功率产生不可忽视的影响，在加入流量Qs变量后储层能量的函数
更加准确，使积极电网最优功率约束范围精确度提高。

[0132] 步骤四具体包括：离心泵的数学方程为 N＝Ppump/Torque

[0133]

[0134] N代表的是泵的转速，Ppump表示泵的运行功率，Torque为泵在工作状态下所产生的转矩，h(t)为前面储层模型求得的未知变量，ηpump表示水泵的转化效率，是已知量。

[0135] 根据以上两个公式，我们可以推出泵的实际转速

[0136]

[0137] 简化了离心泵模型运行功率的计算方法，不需要再次进行流量Qs的计算，同时不考虑在叶轮直径影响下扬程(可由效率进行粗略调节)的变化。

[0138] 实施例：

[0139] 所建的基于风力发电机与抽水蓄能的混合蓄能模型系统如图2所示，其中包括由同一类型风力涡轮机组成的风力发电场和一个配备泵和涡轮机的抽水蓄能站。抽水蓄能电
站主要由上水库、下水库、风力涡轮机和水力涡轮机构成。蓄能电站由风力涡轮机和水力涡轮机产生的功率输出被注入电网，使电力系统得到平稳的发电功率。

[0140] A风电场模型

[0141] 风电场包含多个同理风力涡轮机，假设数量为NW每个风力涡轮机由三个叶片组成，这些叶片由增益乘法器G驱动。

[0142] Pmec＝0.5ρπR2V3Cp(λ，β) (1)

[0143] 其中ρ是空气的密度；R是叶片长度；V是风速；CP(λ，β)是代表风力涡轮机空气动力效率的功率系数，w是风力涡轮机的转速。

[0144]

[0145] 风电场的风速随着时间的推移呈现威布尔分布的形式，威布尔分布的概率密度函数由下式给出：

[0146]

[0147] 其中V是风速，C是比例因子，λ是形状因子。风力涡轮机的捕获功率输出可以写成如下。

[0148] Pwind＝η*Pmec (4)

[0149] 其中Pwind是注入功率，η是风力发电机的效率。

[0150] 本文研究一个风力发电场包含六台涡轮机，最大功率为13.8MW，风电场设置详见下表。

[0151] 表1

[0152] 风农场参数

[0153]

[0154]

[0155] 抽水蓄能水电站模型

[0156] 水电抽水蓄能是最广泛使用的大规模电能存储形式。通过管道将水从下部储层泵送到更高的储层，使用由泵送单元提供的能量，将其存储为势能。存储设备通过将动能水转换成电能来提供电力。基于同步发电机和异步电动机的发电和抽水。在这两种模式中，存储设备根据电网电力需求和风力发电之间的差异提供电力或抽水。存储设备的所有参数均在
此表中获得。

[0157] 表二

[0158] 储存设备参数

[0159] PHSP的参数弗朗西斯涡轮机水轮机额定功率(MW) 11.5MW
泵的标称功率(KW) 600
最大油藏高度(m) 60
最小油藏高度(m) 10
最大水库流量(m3/s) 15*10^5
最小水库流量(m3/s) 5.6029*10^4
2
水库A区(m) 5000
水的密度d(kg/m3) 1000
水的比重γ(N/m3) 1000*9.81
区域a(m2) 1500

[0160] A.水轮机模型

[0161] 水力涡轮机从水从上部到下部储层落下时由水施加的力获得动力。相对于水电站的势能，水压，功率，高度和流量的数学方程如下：

[0162] 潜在的能量：

[0163] E＝mgh (5)

[0164] 在静水学中，压力变化Δp流体中两点之间的高度变化ΔH

[0165] Δp＝ρgΔH，ΔH＝H2-H1 (6)

[0166] 涡轮机运行期间产生的功率计算如下：

[0167] Phyd＝g ρhηydroh Qs(t) (7)

[0168] Phyd为涡轮机的功率

[0169] 电能：

[0170] Ehyd＝∫Phyddt (8)

[0171] 水轮机的模型配置如下。

[0172] Phyd_ref

[0173] 水轮机模型

[0174]

[0175] B.泵模型

[0176] 离心泵用于通过将旋转动能转换成流体流动的流体动力能来输送流体。旋转能量通常来自发动机或电动机。流体沿旋转轴或靠近旋转轴进入泵叶轮，并由叶轮加速，径向流出，进入扩散器，从那里离开。

[0177] 我们定义了一个简化的离心泵模型，因此，离心泵的数学方程式如下：

[0178] N＝Pref_pomp/Torque (10)

[0179]

[0180]

[0181] N,H,Q是速度的名义，高度的名义和流量的名义。

[0182] C.储层模型

[0183] 水库数学模型如下

[0184]

[0185]

[0186]

[0187] 体积方程：

[0188]

[0189] -MATLAB/SIMULINK中的储层模型

[0190] 如下。

[0191] 储层能量计算如下：

[0192]

[0193] 能量方程的状态如下：

[0194]

[0195] D.网格功率模型

[0196] 电网运营商请求的动态负载是建模的电网功率。合同中必须定义运营商的配置电力需求Pgrid-ref。动态轮廓网格最大14MW，最小6MW。投资者使用风电场和存储工厂来提供能源，遵守合同中的所有规则以及这些方程式中的所有存储限制。

[0197] Pgrid(t)＝Pwind(t)+Phydro(t)-Ppump(t) (19)

[0198] Esto_min＜Esto(t)＜Esto_max (20)

[0199] Pgrid_min＜Pgrid(t)＜Pgrid_max (21)

[0200] Phyd_min＜Phyd(t)＜Phyd_max (22)

[0201] 抽水蓄能Ppump是在例如可再生能源发电过剩时执行的。此外，当风电场Pwind不如Pgrid

[0202] 时，通过水轮机Phydro储存电力。

[0203] 本文搭建的由风力旋涡机和水轮机组成的系统结构图，如图4所示。这种装置定义了功率通量的方向，平衡电力系统，使功率波动更平稳。

[0204] 输出功率如图5所示，以图6、图7、图8实际风速与风力发电为例，设在使用风力发电与抽水蓄能混合储能模型之前，功率需求最高可以达到100MW，最低为20MW，功率上下波动较大，不能平稳输出，影响实际结果。在使用混合储能模型之后，功率输出相对平稳，对风力发电进行最优化控制，减少投资成本。

[0205] 图6和图7显示了在一天内风速和风力的变化。在0-25小时以内，风速和发电功率都较平稳，由于风速影响，导致功率在25-40小时内波动较大，不能平稳输出，在28小时时风速最大可达到14m\s，功率最大可达到13MW。在风速波动方面的改进，可以使功率输出更加平稳，有效的控制风力波动影响的单方面问题。

[0206] 风力发电与电网之间的功率偏差如图8所示，发电模式下的液压动力如图 9所示，当功率偏差变化很小时，其液压动力也较平稳，而当功率偏差快速增加到最大为4MW时，液压动力也快速变为零。

[0207] 从图10，11中可得到，在0-25小时内，流量变化平稳，缓慢增加到最大值 0.11MW，此时蓄水能力一直为零，而在25-40小时内，流量快速减小至最小值 4m3/s，蓄水能力则快速增加到最大值0.47MW，在这段时间内，流量和蓄水能力都变化很大，不能准确输出，影响结果如图12所示，在前期使用发电模式时，水库高度先快速后缓慢减小至零，中期时使用泵模式时，水库高度快速增加到最大值60m，之后又快速减小到零。这个结果描述了一个关于风电场与抽水蓄能电站之间联合运行模型的实例。在紧急或高峰需求期间，允许该水通过涡轮机返回下部水库，以至于在通过这种方式，储存在上部储层中的水的势能被释放并在
需要时转换成电力。

[0208] 本文提出了一种混合储能系统平抑风力发电输出功率的控制策略，使用抽水蓄能补偿风力发电输出功率的低频波动。通过仿真结果验证了控制策略的有效性和正确性，经
过补偿后的功率波动幅度与补偿前相比有大幅减小，且补偿后功率输出能够稳定在调度期
望值附近，控制效果较好。

[0209] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

[0210] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

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