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年第期上海电力
风力发电中的储能与超级电容器
邓隐北
郑州大学,郑州
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;超级电容器
中图分类号: 文献标识码:
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
。. —/ 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■—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。
风力发电中风能的储存
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
电
实施。为了说明相关费用的合理性,储能器件应的
根据对发电机全部性能改善的程度,提供一个符
低压工况
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。图表示在超同步速度运转
. 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
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。
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. 故障情况下的能量管理机的加速度,避免风电场的断电,以及支持随后的
低电压穿越运行特性是在风力发电事故系统的恢复。
机组必须保持与系统连接的条件下由指令限定的
超级电容器
电压剖面如图所示。为了能适应这一要求,必
须修正控制系统和硬件,以便对低压过程中由风对于短期的功率交换,通常采用的技术见表
力发电机组产生的能量进行管理。在故障时,没,以铅酸蓄电池给出的数据作为参考基点。两种
有能量的管理,风力发电机组产生的功率将仍然最有开发前景的短期储能装置——飞轮和超级电
留在电机内,导致机械速度的增加。容器,它们提供了类似的特性,且均适合于风力发
旋转物体内可储存一定数量的能量,但容许电应用。但飞轮的储能会受到转速及机械强度的
的最高转子运转速度是有限的,