风/柴/储能风力发电系统蓄电池充放电控制方法

摘要：有效改造了蓄电池动态仿真模型，成功实现了对蓄电池充放电以一定精度进行控制，并应用该蓄电池模型，搭建了一个微小型离网风力发电系统。仿真结果验证表明，所改造的蓄电池模型能够很好满足小型离网型风力发电系统对电压稳定性的要求，能够有效模拟离网型风力发电系统动态行为。

关键词：蓄电池仿真模型;风力发电系统

0引言

蓄电池是小型离网型风力发电系统中重要组成部分，不但能够在弱风或无风时将储能释放出来向负荷供电，而且可以存储风力发电机在满足负载后发出的多余能量。本文介绍只用SOC作为状态变量的非线性蓄电池模型，并将该模型应用于小型离网型风力发电系统，实现系统的充放电控制。

1阀控式铅酸蓄电池的充放电原理

為验证模型正确性，本文建立了一个小型离网型永磁同步风力发电系统。该系统中永磁同步风力机发出的电能经过整流逆变系统，输送给用户。蓄电池则连接于系统直流母线上，在风力充足时储存系统多余能量，而当风力不足时通过向系统放电来维持直流母线电压稳定，最终通过逆变系统向用户供应稳定电能。系统结构如图1所示，图1中表示储能设备，连接于系统直流母线上。

本文利用MATLAB/Simulink软件建立了上述仿真模型，并从系统有无储能装置对用户供电稳定性的影响这一角度来验证仿真结果的正确性。系统主要参数见表1。

1.1系统有储能装置时仿真结果

在5～25 s之间，由于风力不足，储能设备便开始放电，系统直流电压稳定在0.94 kV左右，有效保证了供电的稳定性。仿真结果如图2所示。

当风速达到可以使风电机组保持额定出力时，应同时向储能设备充电，来保证系统在发生电压跌落时维持电压稳定。储能设备充电过程如图3所示。

为向用户提供稳定合格电能，在直流电压达到稳定时，通过空间矢量脉宽调制技术控制逆变器，逆变器交流电压输出如图4所示。

逆变器输出交流电压峰值为537.5 V，有效值为380 V，频率工频。由于逆变器输出含有高频谐波分量，因此获得并不完全平滑的三相交流波形，但不影响用户正常用电。

1.2风机系统有储能装置输出功率波动时的仿真结果

储能装置在风机输出功率高于负荷所需时，从系统中吸收多余电能，使直流侧母线电压稳定。在风机输出功率低于负荷所需时释放电能，来保持直流母线电压稳定。仿真结果如图5所示。

由图5可知，在15～20 s之间时，风机输出功率波动，导致直流侧母线电压和输出功率出现波动，由于蓄电池的作用，20 s之后系统恢复稳定。

2结语

蓄电池模型是离网型小型风力发电系统的重要组成部分，本文探索分析研究蓄电池复杂电化学现象，成功建立了一个风/柴/储能的风力发电系统的阀控式铅酸蓄电池动态仿真模型，并实现了在一定精度下控制电池充电和放电的行为。仿真结果充分表明，构建的蓄电池模型符合理论分析，可以成功模拟离网型风力发电系统的动态行为，有效满足系统输出电压稳定性要求。

参考文献

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作者简介：

赵鹏（1985），男，硕士研究生，高级经济师，内蒙古电力集团有限责任公司综合管理部秘书一处