一种新型风力发电机与飞轮储能联合系统的并网运行控制

刘世林 孙海顺 顾明磊 文劲宇

（华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室 武汉 430074）

1 引言

近年来，随着能源和环境的压力增大，风力发电作为最成熟的可再生能源发电技术得到迅猛发展。由于风能具有随机性，而且通常对风力发电机进行最大功率追踪控制，导致了风电功率的随机波动很大。随着风电机组单机容量和风电场装机容量的不断增大，大型风电场直接并入输电系统，风力发电对电力系统的安全稳定运行带来越来越大的影响。为了减小风力发电对电网稳定性的影响，电网公司对并网运行风电场的最大功率波动进行了规定，且要求风电机组采用电压控制方式。

目前，抑制风力发电有功功率波动通常采用降额发电的方法，但这种方法直接影响了风能的利用效率，且调节能力有限[1,2]。而风电的无功功率波动通常采用 STATCOM 等 FACTS装置进行调节[3]，但无功补偿装置无法抑制有功功率波动。利用电力储能技术，在风力发电系统中引入储能元件，既能在较宽范围内调节有功功率，又能调节无功功率，是解决风力发电功率波动问题的一种有效途径[4-8]。常用的储能方式包括蓄电池、飞轮、超导磁储能和超级电容器等，各种方式具有各自的特点和适用场合

[9]。在用于改善风力发电机输出功率特性方面，飞轮储能在储能时间、响应速度和使用寿命等方面具有突出的优势[8]，而且，在最大储能时间约为 10min的应用场合，飞轮储能具有最好的经济性[10]，因而飞轮储能在风力发电中的应用成为当前研究的热点。……