飞轮储能单元在风力发电系统中的功率平滑控制

"这篇论文主要探讨了含飞轮储能单元的直驱永磁风力发电系统有功功率平滑控制策略。在分析了传统直驱永磁风力发电系统及飞轮储能系统控制的基础上，作者提出了一种新的控制策略，该策略在无需测量风速的情况下也能确保系统的功率平滑。通过建立控制系统的小信号模型，分析证明该控制策略在面对小扰动时能够保持系统的稳定性。此外，仿真结果验证了该策略在确保最佳风能捕获的同时，能有效地实现系统的功率输出平滑，有助于提高风电并网的电能质量。" 详细知识点： 1. 直驱永磁风力发电系统：这种发电系统不使用齿轮箱，而是直接由永磁同步发电机（PMSG或PMSM）接收风力涡轮机的动能，转化为电能。永磁发电机具有高效率和可靠性，减少了机械损耗。 2. 有功功率平滑控制：风力发电的功率输出受风速影响大，平滑控制的目标是减少这种波动，以改善电网稳定性，减少对电网电压和频率的影响。 3. 飞轮储能单元：飞轮储能系统利用电机加速旋转飞轮来储存能量，当需要释放能量时，飞轮减速并通过发电机将机械能转化为电能。其优点包括快速充放电、高功率密度、长寿命、无污染等。 4. 小信号分析：这是一种分析系统动态性能的方法，用于研究系统对小扰动的响应，以评估系统的稳定性。 5. 功率控制：通过对发电机的电压和电流进行精确调节，控制其产生的有功功率，以实现功率输出的平滑。 6. 储能系统：在风力发电中，储能设备如飞轮可以作为能量缓冲，平衡风速变化引起的功率波动，提高风电并网的可靠性。 7. 变桨距和转矩动态控制：文献中提到的控制方式，通过调整风力发电机叶片的角度（变桨距）和发电机转矩，来平滑输出功率，但可能降低风能利用率。 8. 电池储能系统：另一种常用的储能技术，虽然成熟但成本高且可能存在环境问题。 9. 环保与经济性：飞轮储能系统因其高效率、低污染和相对较低的成本，被视作风电系统的一种理想储能解决方案。 通过上述控制策略和储能技术的研究，论文旨在提高风力发电系统的整体性能，优化电网接纳风电的能力，以及更高效地利用风能资源。这不仅对提升电力系统的运行效率至关重要，也有助于推动可再生能源的广泛应用。