风力发电中的储能与超级电容器.pdf

维普资讯 2007年第6期 上海 电力 风力发电中的储能与超级电容器 邓 隐北 (郑州大学 ，郑州 450022) 摘 要 ：随着风 电在能源利用 中的比重 日益提高，对于风发 电机相关的间歇 中断现象更需重视并处理 。文章 考虑将短期储能器件——超级 电容器并入双馈异步发 电机设计 中，不仅能平稳 由风力 引起 的功率波动 ，还有 利于瞬变过程 中直流母线 电压的稳定 ，从而提高它的低 电压穿越 (LVRT)能力 。按照正常运行期 间和瞬变过 程 中性能改善 的程度 ，对该拓朴进行评估 。研究结果表 明，当基于 LVRT要求确定储能器件 的规格时，它能 有效地衰减短期的功率振荡，并可提供比常规拓朴更优越 的瞬态性能。 关键词 ：风力发电；储能；双馈异步发 电机 (DFIG)；超级 电容器 中图分类号 ：TK83 文献标识码 ：B 1 引言 当风能在全世界范围连续不断增长时 ，工业 上将面对与高速度发展风 电相关的一系列挑 战。 风力发电是潜力巨大的可再生清洁能源 ，故对其 本身存在的薄弱环节应慎重对待。 对于新建的风 电场，配 电系统 的优劣也 即电 力的质量和 电压变动的影响 (短期 的和长期的)很 重要 。对于大容量 的系统，普遍的担心来 自对稳 1p。u．． =]—／ L似明率 定性的冲击、电压 的保持 以及利用能量 的互补来 均衡间歇中断 的能力等。但现有的方法还不能完 ■ — n转子 全满足 ，或不普及 ，为能提供一个有效而又可推广 的方法，利用超级 电容器作为储 能器件是首选 的 器娶一 鐾 可行性方案。 2 风力发 电中风能的储存 O 已考虑在各种情况下 ，用储能来补充风力发 电的不足 ，但主要 因成本 问题还未在工业上普遍 实施。为了说明相关费用 的合理性 ，储能器件应 电 的 根据对发 电机全部性能改善 的程度 ，提供一个符 (b)低压工况 F 合市场需求 的性价 比。此外 ，改进 的性能必须通 过互联要求 ，委托电业公司管理，否则增加到附加 图 1 DFIG 的能量流 向图 设备的功能等于是空的，那就是说要在扰动期间， 对于这一拓朴 ，或是线路侧的变换器 ，或是储 例如短路时 ，储 能对功率的控制和能量的管理 ，均 能变换器 ，均控制着直流母线 电压 ，而其它则负责 起到改善作用 。 调节储能功率。图 l(a)表示在超 同步速度运转 2．1 可输送的功率 下 ，由转于绕组到变换器 的能量流向。这种情况 为 了提 高输 送 功 率 的质量 ，应 力求减 小 下，一些能量储存 ，剩余的能量经线路侧变换器输 WTG短期的功率变动 。主要有两种方法实现： 送至电网。在欠同步运转和储能释放的情况下， 通过储能和利用运行于亚最佳功率点的可变速发 也能提供类似的流向图。 一 6O9 ～ 维普资讯 上海 电力 2007年第6期 2．3 故障情况下的能量管理