CN102545250A - 锂电池储能的风电场功率平滑控制方法及装置和工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种锂电池储能的风电场功率平滑控制方法及装置和工作方法，属于改善风电场电能质量领域，依据待测风电场功率单位小时预测结果和负荷功率需求构造动态参考有功电流，通过对电池储能系统有功电流的跟踪控制，可实现风电场输出功率平滑控制目标的同时还能响应系统的功率平衡需求，当在调峰区间以外，电池投入平滑控制策略，使风电场平滑稳定输出；当负荷需要调峰时，电池马上投入负荷调峰控制策略，同时在时段内电池系统检测到负荷尖峰，同时投入平滑控制策略，使风电场在调峰时段内既达到负荷需求，又能使风电场平滑输出。

Description

锂电池储能的风电场功率平滑控制方法及装置和工作方法
技术领域
本发明涉及一种用于解决风电场功率输出波动和负荷需求的控制方法、装置和装置的工作方法，依据风电功率单位小时预测结果和负荷功率需求构造了动态参考有功电流，通过对电池储能系统有功电流的跟踪控制，最终实现风电场输出功率平滑控制目标的同时还能响应系统的功率平衡需求，属于改善风电场电能质量领域。
背景技术
风电场并网运行是实现风能大规模利用的有效方式，但风电场输出功率取决于风速，具有随机性和不可控性。随着高比例的风电机组接入电网，风电功率的波动更为明显，并且系统电力供应与负荷需求的矛盾更为突出，系统调峰和反调峰需求也在增加，这些必然会给电力系统的调度运行带来严峻考验。为了缓解电力系统的调峰、调频压力，提高风能利用率和风电场的经济效益，我国已经开发并安装了风电功率预测系统，目前各种时间尺度的预测均方根误差大约在20％左右。利用储能系统对风电场输出功率进行控制已成为近年来的研究热点。电池储能系统具有设置灵活、控制方便等特点，既可以实现风电的功率平滑控制，又能在一定程度上参与系统调峰任务。
发明内容
本发明的目的是针对上述背景提出一种锂电池储能的风电场功率平滑控制方法，平滑风电场输出功率波动同时还能响应系统的功率平衡需求。
本发明的技术方案是，首先从某风场单位小时功率预测结果出发，对风电场输出的有功功率和系统负荷需求进行分析，提出对锂电池的运行状况进行控制的指令，以达到平滑风场的功率波动同时并能满足系统功率平衡需求的目的；其次，采用PWM控制技术控制由全控型功率开关器件IGBT(IGBT为全控型功率开关器件，是组成变流器结构的基本单元，AC/DC中，6个IGBT组成的三相桥式逆变电路，DC/DC中，2个IGBT组成双向斩波电路)组成的AC/DC变流器以及双向斩波电路，从而实现了锂电池与系统之间的功率交换。
为了实现上述目的，本发明首先提供一种锂电池储能的风电场功率平滑控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A、统计待研究风电场单位小时的功率波动率，结合地区电网的调度要求，设定功率波动率β的值；
步骤B、在第一预测周期0～t1内，利用风功率预测系统根据前一时段的实际功率和功率预测值对第一预测周期0～t1进行功率预测得到该预测周期的功率预测值Pt1，根据功率波动率β的定义β＝(Pt1max-Pt1min)/Pt1，得到Pt1＝0.5(Pt1max+Pt1min)，则Pt1max＝(1+0.5β)Pt1，Pt1min＝(1-0.5β)Pt1，根据步骤A对β值的设定，计算出功率波动平滑上、下限Pt1max和Pt1min；
步骤C、采集风电场输出的有功功率Pg、锂电池的荷电状态SOC以及负荷需求P，设定SOC最大允许值SOCmax和最小允许值SOCmin；
步骤D、对采集到的数据进行分析，对P、Pg和SOC的大小进行判定，并通过判定的结果决定锂电池的运行状态，具体方法是：
1)当P≤Pshave时，其中，Pshave为系统发电功率和风力发电功率之和的参考值，系统满足负荷需求，系统处于平滑控制策略，当Pt1min≤Pg≤Pt1max，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；当Pg＞Pt1max，且SOC≥SOCmax，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；当Pg＞Pt1max，且SOC＜SOCmax，锂电池储能系统投入运行，锂电池充电，直到SOC＝SOCmax，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；当Pg＜Pt1min，且SOC≤SOCmin，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；当Pg＜Pt1min，且SOC＞SOCmin，锂电池储能系统投入运行，锂电池放电，直到SOC＝SOCmin，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；
2)当P＞Pshave时，系统满足不了负荷需求，系统处于调峰控制策略，锂电池参与系统调峰，将系统需要调峰量P-Pshave与原风电场功率预测值相加形成新的平滑限定参考值，即P′t1min≤Pt1+P-Pshave≤P′t1max，式中P′t1max和P′t1min分别为电池参与调峰情况下，功率波动平滑控制的上、下限，在此新的平滑限定条件下，锂电池的运行过程如前述1)所示；
步骤F、在下一预测周期内，重复步骤B～F。
本发明还提供了锂电池储能的风电场功率平滑控制装置及其工作方法，所述装置包括：
数据采集器，用于采集风电场输出的有功功率Pg、锂电池的荷电状态SOC以及负荷需求P，并将P输出给数据分析器B作为判断电池是否投入调峰控制策略用，Pg输出给风功率预测系统作为功率预测参考值，Pg、SOC输出给数据分析器A作为判断电池是否投入平滑控制策略用；
数据分析器A，根据风功率预测系统提供的预测周期内的功率预测值Pt和设定的功率波动β计算在预测周期内功率波动平滑控制的上、下限Ptmax和Ptmin，结合输入的SOC、Pg进行分析，根据分析结果产生充放电选择信号并输出到控制模块A、B的充放电选择单元，产生断路控制信号并输出到断路器，对锂电池的运行状态进行控制；
数据分析器B，根据系统发电功率和风力发电功率之和的参考值Pshave，对输入的P进行分析，根据分析结果产生平滑调峰选择信号并输出到控制模块A的平滑调峰选择单元，对钾电池的运行状态进行控制；
控制模块A，结合输入的充放电选择信号和平滑调峰选择信号，进行直接电流跟踪控制，产生PWM控制信号作为控制变流器结构中的6个IGBT开关信号，从而控制AC/DC变流器的运行状态；
控制模块B，根据输入的充放电选择信号，产生决定DC/DC双向斩波电路工作模式的控制信号。
本发明提出的锂电池储能的风电场功率平滑控制方法及装置和工作方法，依据待测风电场功率单位小时预测结果和负荷功率需求构造动态参考有功电流，通过对电池储能系统有功电流的跟踪控制，可实现风电场输出功率平滑控制目标的同时还能响应系统的功率平衡需求，当在调峰区间以外，电池投入平滑控制策略，使风电场平滑稳定输出；当负荷需要调峰时，电池马上投入负荷调峰控制策略，同时在时段内电池系统检测到负荷尖峰，同时投入平滑控制策略，使风电场在调峰时段内既达到负荷需求，又能使风电场平滑输出。
附图说明
图1为基于锂电池储能的风电场功率平滑控制装置的结构框图；
图2为控制模块A的控制结构图；
图3为DC/DC双向斩波电路的结构图；
图4为控制模块B的控制结构图；
图5为基于风电功率预测参考的锂电池储能系统充放电控制流程图；
图6为风功率预测系统说明图；
图7为基于锂电池储能的风电场进行平滑控制后的有功功率输出示意图；
图8为待研究地日负荷需求及调峰需求曲线；
图9为应用软件PSCAD构建的本发明控制系统在平滑控制时的风电场有功功率输出的仿真结果图；
图10为应用软件PSCAD构建的本发明控制系统在调峰与平滑统一控制时的风电场有功功率输出的仿真结果图；
图11为应用软件PSCAD构建的本发明控制系统的风电场配置锂电池储能系统的平滑(20％的平滑度)和调峰控制策略下的有功功率输出的放大图。
图中标号：1、数据采集器；2、风功率预测系统；3、数据分析器A；4、数据分析器B；5、控制模块A；6、控制模块B；7、锂电池；8、DC/DC双向斩波电路；9、AC/DC变流器；10、坐标变换；11、断路器；12、风电场；13、电网；14、充放电选择单元；15、平滑调峰选择单元；16、除法器；17、加法器；18、减法器；19、PI调节器；20、PWM控制信号；21、二极管；22、可关断元件IGBT；23、比较器；24、双向斩波电路工作模式控制信号。
具体实施方式
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：
如图1所示，本发明基于锂电池储能的风电场功率平滑控制装置包括：
数据采集器，用于采集风电场输出的有功功率Pg、锂电池的荷电状态SOC以及负荷需求P，并将P输出给数据分析器B作为判断电池是否投入调峰控制策略用，Pg输出给风功率预测系统作为功率预测参考值，Pg、SOC输出给数据分析器A作为判断电池是否投入平滑控制策略用；
数据分析器A，根据风功率预测系统提供的预测周期内的功率预测值Pt和设定的功率波动率β计算在预测周期内功率波动平滑控制的上、下限Ptmax和Ptmin，结合输入的SOC、Pg进行分析，根据分析结果产生充放电选择信号并输出到控制模块A、B的充放电选择单元，产生断路控制信号并输出到断路器，对锂电池的运行状态进行控制；
数据分析器B，根据系统发电功率和风力发电功率之和的参考值Pshave，对输入的P进行分析，根据分析结果产生平滑调峰选择信号并输出到控制模块A的平滑调峰选择单元，对锂电池的运行状态进行控制；
控制模块A，结合输入的充放电选择信号和平滑调峰选择信号，进行直接电流跟踪控制，产生PWM控制信号作为控制变流器结构中的6个IGBT开关信号，从而控制AC/DC变流器的运行状态；
控制模块B，根据输入的充放电选择信号，产生决定DC/DC双向斩波电路工作模式的控制信号。
结合图1、图2、图3，数据分析器A分析及控制过程如下：当Pg＞Ptmax，且SOC＜SOCmax时，风电场12发出的功率过多，需要将多余的功率储存起来，数据分析器A输出充电选择信号给控制模块A、B的充放电选择单元14，锂电池7充电，直到SOC＝SOCmax，锂电池7处于充满状态，数据分析器A输出断路控制信号控制断路器11断开，锂电池7充电停止；当Pg＜Pt1min，且SOC＞SOCmin时，风电场12发出的功率不足，需要填补这部分的功率，数据分析器A输出放电选择信号给控制模块A、B的充放电选择单元14，锂电池7放电，直到SOC＝SOCmin，锂电池7处于最大放电深度状态，数据分析器A输出断路控制信号控制断路器11断开，锂电池7放电停止；当Ptmin≤Pg≤Ptmax时，数据分析器A输出断路控制信号控制断路器11断开，锂电池7充放电停止；其中，SOC＝Qt/Qb，Qt为电池的剩余容量，Qb为电池标称容量，SOCmax和SOCmin为设定的SOC的最大、最小允许值，基于电池寿命考虑，选取SOCmax＝90％、SOCmin＝10％。
结合图1、图2、图3，数据分析器B分析及控制过程是：当P＞Pshave时，系统满足不了负荷需求，数据分析器B输出调峰控制信号给控制模块A的平滑调峰选择单元15，电池投入调峰控制；当P≤Pshave时，系统满足负荷需求，数据分析器B输出平滑控制信号给控制模块A的平滑调峰选择单元15，继续进行平滑控制。
上述充放电选择单元和平滑调峰选择单元采用可控开关元件实现。
锂电池储能系统中的AC/DC变流器9采用直接电流控制，将交流侧的三相电压、电流通过坐标变换10转换为DQ两相，即usd和usq，id和iq，其中，usq为交流侧三相电压通过坐标变换得到的D轴电压，usq为交流侧三相电压通过坐标变换得到的Q轴电压，id为控制有功电流，与有功功率Pi成正比并有Pi＝1.5usdid，iq为控制无功电流，与无功功率Qi成正比并有Qi＝-1.5usdiq。整个平滑控制过程依据风电场单位小时功率预测结果和负荷功率需求构造电池储能系统有功电流id的有功动态参考电流idref，通过对id的跟踪控制，实现风电场输出功率平滑控制目标的同时，响应系统的功率平衡需求，当锂电池需要充电时，以idref＝(Pg-Pt1max)/1.5usd作为id的参考值，式中usd为交流侧三相电压通过坐标变换得到的D轴电压；当锂电池需要放电时，以idref＝(Pt1min-Pg)/1.5usd作为id的参考值；当系统需要调峰时，电池投入调峰控制，并形成id新的参考电流i′dref＝idref+(P-Pshave)/Us，式中Us为电池端电压，再进行变流器控制得到PWM开关信号20。如图2所示，有功动态参考电流idref采用直接电流控制跟踪负反馈量有功电流id，再通过PI(比例积分)控制器19处理后取反，加上耦合电压ωLiq、电网D轴电压usd，得到输入AC/DC变流器D轴控制电压urd；无功动态参考电流iqref采用直接电流控制跟踪负反馈量无功电流iq，两者通过减法器相减，再通过PI控制器19处理后取反，加上耦合电压-ωLid、电网Q轴电压usq，得到输入AC/DC变流器Q轴控制电压urq。其中，ω为电网电压角频率，L为变流器输出端电感，id为交流侧三相电流通过坐标变换得到的D轴电流，即为控制有功电流，iq为交流侧三相电流通过坐标变换得到的Q轴电流，即为控制无功电流。再将得到的urd、urq经过坐标变换分别得到三相电压ura、urb、urc，再将ura、urb、urc分别与幅值为±1的三角波进行比较得到PWM脉冲信号，再利用该信号控制变流器的开关器件IGBT。当锂电池7需要充电时，控制模块A中的充放电选择单元14在数据分析器A输出的充电选择信号控制下工作于充电状态，锂电池吸收功率为Pg-Ptmax；当锂电池7需要放电时，控制模块A中的充放电选择单元14在数据分析器A输出的放电选择信号控制下工作于放电状态，锂电池发出功率为Pg-Ptmin。
如图4所示，控制模块B采用电压外环与电流内环的双闭环控制。当锂电池7需要充电时，电源两端参考电压Usref跟踪控制负反馈量电源端电压Us，再通过PI控制器与电池输出电流Is相减，经过PI控制器，并与幅值为±1的三角波进行比较得到双向斩波电路工作模式控制信号，即开关S1导通、开关S2关断，此时DC/DC双向斩波电路8工作于降压模式；当锂电池7需要放电时，直流侧参考电压Udcref跟踪控制负反馈量电源端电压Udc，再通过PI控制器与电池输出电流Is相减，经过PI控制器，并与幅值为±1的三角波进行比较得到双向斩波电路工作模式控制信号，即开关S2导通、开关S1关断，此时DC/DC双向斩波电路8工作于升压模式。
下面结合图5和具体实施例对本发明基于锂电池储能的风电场功率平滑控制方法进行详细说明：
步骤A、统计待研究风电场单位小时的功率波动率，结合地区电网的调度要求，设定功率波动率β的值；
如果把风电场看作为负的负荷，根据地区电网的调度要求，短期负荷预测的准确率A1要满足：
Figure BDA0000109072490000091
其中，n为一个预测周期内的采样点数，Ei为某一采样点的相对误差，计算公式为：
Figure BDA0000109072490000092
当Pt为预测周期内的功率预测值，预测周期内功率波动平滑控制的下限Ptmin＝(1-0.5β)Pt作为负荷实际值代入上式，得Ei＝β/(2-β)，进一步得，β≤19％；同理，预测周期内功率波动平滑控制的上限Ptmax作为负荷实际值时，β≤23％，所以β最大不能超过23％，否则不利于系统调度。
表1给出待研究风电场单位小时功率波动率的统计，从表中可以看出未加预测下的风电场功率输出单位时间段内的功率波动大部分都在20％以上，结合上述两方面的要求，我们选取β＝20％。
表1某风场单位小时的波动率统计
步骤B、在第一预测周期0～t1内，利用风功率预测系统根据前一时段的实际功率和功率预测值对第一预测周期0～t1进行功率预测得到该预测周期的功率预测值Pt1，根据功率波动率β的定义β＝(Pt1max-Pt1min)/Pt1，设定Pt1＝0.5(Pt1max+Pt1min)，则Pt1max＝(1+0.5β)Pt1，Pt1min＝(1-0.5β)Pt1，根据步骤A对β值的设定，计算出功率波动平滑上、下限Pt1max和Pt1min；
步骤C、采集风电场输出的有功功率Pg、锂电池的荷电状态SOC以及负荷需求P，设定SOC最大允许值SOCmax和最小允许值SOCmin，基于电池寿命考虑，选取SOCmax＝90％、SOCmin＝10％；
步骤D、对采集到的数据进行分析，对P、Pg和SOC的大小进行判定，并通过判定的结果决定锂电池的运行状态，具体方法是：
1)当P≤Pshave时，其中，Pshave为系统发电功率和风力发电功率之和的参考值，系统满足负荷需求，系统处于平滑控制策略，当Pt1min≤Pg≤Pt1max，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；当Pg＞Pt1max，且SOC≥SOCmax，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；当Pg＞Pt1max，且SOC＜SOCmax，锂电池储能系统投入运行，锂电池充电，直到SOC＝SOCmax，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；当Pg＜Pt1min，且SOC≤SOCmin，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；当Pg＜Pt1min，且SOC＞SOCmin，锂电池储能系统投入运行，锂电池放电，直到SOC＝SOCmin，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；
2)当P＞Pshave时，系统满足不了负荷需求，系统处于调峰控制策略，锂电池参与系统调峰，将系统需要调峰量P-Pshave与原风电场功率预测值相加形成新的平滑限定参考值，即P′t1min≤Pt1+P-Pshave≤P′t1max，式中P′t1max和P′t1min分别为电池参与调峰情况下，功率波动平滑控制的上、下限，在此新的平滑限定条件下，锂电池的运行过程如前述1)所示；
步骤F、在下一预测周期内，重复步骤B～F。
上述步骤中提到的预测周期是为了研究方便自行定义的，每个预测周期时长相等。
上述步骤依据风电场单位小时功率预测结果和负荷功率需求构造电池储能系统有功电流id的有功动态参考电流idref，通过对id的跟踪控制，实现风电场输出功率平滑控制目标的同时，响应系统的功率平衡需求，当锂电池需要充电时，以idref＝(Pg-Pt1max)/1.5usd作为id的参考值，式中usd为交流侧三相电压通过坐标变换得到的D轴电压；当锂电池需要放电时，以idref＝(Pt1min-Pg)/1.5usd作为id的参考值；当系统需要调峰时，电池投入调峰控制，并形成id新的参考电流i′dref＝idref+(P-Pshave)/Us，式中Us为电池端电压。上述当锂电池充电时，以idref＝(Pg-Pt1max)/1.5usd作为id的参考值；当锂电池放电时，idref＝(Pt1min-Pg)/1.5usd作为id的参考值；当系统需要调峰时，电池投入调峰控制，并形成id新的参考电流i′dref＝idref+(P-Pshave)/Us，再进行变流器控制得到PWM开关信号；
上述AC/DC变流器采用直接电流控制，将交流侧的三相电压、电流通过坐标变换10转换为DQ两相，即usd和usq，id和iq，其中，usd为交流侧三相电压通过坐标变换得到的D轴电压，Usq为交流侧三相电压通过坐标变换得到的Q轴电压，id为控制有功电流，与有功功率Pi成正比并有Pi＝1.5usdid，iq为控制无功电流，与无功功率Qi成正比并有Qi＝-1.5usdiq。
电池储能系统中AC/DC变流器和DC/DC双向斩波电路的运行状态采用PWM控制技术控制，当锂电池需要充电时，AC/DC变流器工作于充电状态，DC/DC双向斩波电路工作于降压模式；当锂电池需要放电时，AC/DC变流器工作于放电状态，DC/DC双向斩波电路工作于升压模式。
进一步的，如果出现Pg＞Pt1max且锂电池处于充满状态或Pg＜Pt1min且电池处于最大放电深度状态时，则扩充电池数量直到满足波动率要求为止。
如图6所示，基于锂电池储能的风电场功率平滑控制方法的风功率预测系统说明图，以0～t1、t1～t2、t2～t3三个相邻预测周期为例，对应这三个预测周期的风功率预测值分别为Pti，Ptimax、Ptimin是根据波动率β和Piavg来确定的功率波动平滑上下限，Piavg＝0.5(Ptimax+Ptimin)，并设定每个时段的Piavg＝Pti，其中i＝1，2，3。通过上述方法，基于锂电池储能的风电场进行平滑控制后的有功功率输出如图7所示。
如图8所示，为待研究地方典型日负荷需求和调峰需求曲线，在每天的16-17时是用户需求的最高峰，22-23时是负荷需求最低峰。在系统负荷需求比较大的时段，可以利用电池储能系统来参与系统调峰任务；当风电资源丰富且负荷需求比较低时，电池储能系统可以适当地被充电，即反调峰。假设系统发电和风力发电通常能够满足负荷需求，仅在负荷高峰出现时，即16-17时不能满足负荷需求，电池储能系统参与调峰。图中Pshave为系统发电功率与风力发电之和。Ppw是调峰需求功率，定义为负荷需求P与Pshave之差，ΔT1是电池放电时间，ΔT2是电池充电时间。Bcap是电池放电容量，Ppw和Bcap的关系可表示为
Figure BDA0000109072490000121
其中，Us为电池端电压，该部分电池SOC应考虑到最大最小允许值SOCmax和SOCmin。
如图9所示，为应用软件PSCAD构建的本发明控制系统在平滑控制时的风电场有功功率输出的仿真结果图。按照上述步骤，在仿真软件PSCAD中搭建了风/储系统仿真模型，在给定风电场风速时间序列下，风电功率预测时间周期为1小时，功率波动率控制为±10％，采用本文电池储能控制策略，仿真得到如图所示的计算结果。仿真结果表明，基于风功率预测的电池储能系统能明显改善风电场的有功功率输出的波动率在20％以内，同时风电场输出的功率与预测功率之间的均方根误差大为减小，本例仅为2.81％，这使得风电容量纳入调度计划成为可能。
如图10所示，为应用软件PSCAD构建的本发明控制系统在调峰与平滑统一控制时的风电场有功功率输出的仿真结果图。考虑系统有短时调峰(含反调峰)需求，在16-17、36-37时的负荷高峰期，调峰需求分别为0.5MW和0.3MW；在22-23时的负荷低谷期，反调峰需求0.3MW。取电池额定容量为500Ah，端电压为1.3kV，同样考虑平滑功率控制波动率为±10％，在此条件下的48小时仿真结果如图10所示。图中Pmax、Pmin分别为功率波动上、下限，实线为电池储能系统参与风电系统调峰任务的仿真效果。仿真结果表明，在调峰区间以外，电池储能系统实现平滑控制，风电场获得平滑的功率输出；在需要调峰时，电池储能系统可立即根据调峰要求，实现调峰控制策略，同时满足平滑控制策略要求。图11为16-17时内风电场电池储能系统平滑和调峰控制策略下的功率输出曲线的放大图。

Claims (10)

1.一种锂电池储能的风电场功率平滑控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A、统计待研究风电场单位小时的功率波动率，结合地区电网的调度要求，设定功率波动率β的值；
步骤B、在第一预测周期                                               
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE002
内，利用风功率预测系统根据前一时段的实际功率和功率预测值对第一预测周期
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
进行功率预测得到该预测周期的功率预测值
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE004
，根据功率波动率的定义
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE008
，得到，则
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE014
，根据步骤A对β值的设定，计算出功率波动平滑上、下限
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE018
；
步骤C、采集风电场输出的有功功率P g 、锂电池的荷电状态SOC以及负荷需求P，设定
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE020
最大允许值
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE022
和最小允许值；
步骤D、对采集到的数据进行分析，对P、P g 和SOC的大小进行判定，并通过判定的结果决定锂电池的运行状态，具体方法是：
1) 当
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE026
时，其中，
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE028
为系统发电功率和风力发电功率之和的参考值，系统满足
负荷需求，系统处于平滑控制策略，当
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE030
，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；当
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE032
，且
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE034
，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；当
Figure DEST_PATH_IMAGE032A
，且
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE036
，锂电池储能系统投入运行，锂电池充电，直到
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE038
，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；当
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE040
，且
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE042
，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；当
Figure DEST_PATH_IMAGE040A
，且
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE044
，锂电池储能系统投入运行，锂电池放电，直到，锂电池储能系统停止运行，锂电池充放电停止；
2) 当
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE048
时，系统满足不了负荷需求，系统处于调峰控制策略，锂电池参与系统调
峰，将系统需要调峰量
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE050
与原风电场功率预测值相加形成新的平滑限定参考值，即
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE052
，式中
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE054
和
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE056
分别为电池参与调峰情况下，功率波动平滑控制的上、下限，在此新的平滑限定条件下，锂电池的运行过程如前述1）所示；
步骤F、在下一预测周期内，重复步骤B~F。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法依据风电场单位小时功率预测结果和负荷功率需求构造电池储能系统有功电流
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE058
的有功动态参考电流
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE060
，通过对的跟踪控制，实现风电场输出功率平滑控制目标的同时，响应系统的功率平衡需求，当锂电池需要充电时，以
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE062
作为
Figure DEST_PATH_IMAGE058AA
的参考值，式中
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE064
为交流侧三相电压通过坐标变换得到的D轴电压；当锂电池需要放电时，以
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE066
作为
Figure DEST_PATH_IMAGE058AAA
的参考值；当系统需要调峰时，电池投入调峰控制，并形成新的参考电流
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE068
，式中为电池端电压，再进行变流器控制得到PWM开关信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电池储能系统中的AC/DC变流器采用直接电流控制，将交流侧的三相电压、电流通过坐标变换转换为DQ两相，即
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE072
和，和
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE076
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE072A
为交流侧三相电压通过坐标变换得到的D轴电压；
Figure DEST_PATH_IMAGE074A
为交流侧三相电压通过坐标变换得到的Q轴电压；
Figure DEST_PATH_IMAGE058AAAAAA
为交流侧三相电流通过坐标变换得到的D轴电流，即为控制有功电流，与有功功率成正比并有
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE080
；
Figure DEST_PATH_IMAGE076A
为交流侧三相电流通过坐标变换得到的Q轴电流，即为控制无功电流，与无功功率
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE082
成正比并有。
4.根据权利要求1~3任一所述的方法，其特征在于，电池储能系统中AC/DC变流器的运行状态采用PWM控制技术控制，当锂电池需要充电时，AC/DC变流器工作于充电状态；当锂电池需要放电时，AC/DC变流器工作于放电状态。
5.根据权利要求1~3任一所述的方法，其特征在于，电池储能系统中DC/DC双向斩波电路的运行状态采用PWM控制技术控制，当锂电池需要充电时， DC/DC双向斩波电路工作于降压模式；当锂电池需要放电时， DC/DC双向斩波电路工作于升压模式。
6.一种锂电池储能的风电场功率平滑控制装置，其特征在于包括：
数据采集器，用于采集风电场输出的有功功率P g 、锂电池的荷电状态SOC以及负荷需求P， 并将P输出给数据分析器B作为判断电池是否投入调峰控制策略用，P g 输出给风功率预测系统作为功率预测参考值，P g 、SOC输出给数据分析器A作为判断电池是否投入平滑控制策略用；
数据分析器A，根据风功率预测系统提供的预测周期内的功率预测值
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE086
和设定的功率波动率β计算在预测周期内功率波动平滑控制的上、下限
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE088
和，结合输入的SOC、P g 进行分析，根据分析结果产生充放电选择信号并输出到控制模块A、B的充放电选择单元，产生断路控制信号并输出到断路器，对锂电池的运行状态进行控制；
数据分析器B，根据系统发电功率和风力发电功率之和的参考值
Figure DEST_PATH_IMAGE028A
，对输入的P进行分析，根据分析结果产生平滑调峰选择信号并输出到控制模块A的平滑调峰选择单元，对锂电池的运行状态进行控制；
控制模块A，结合输入的充放电选择信号和平滑调峰选择信号，进行直接电流跟踪控制，产生PWM控制信号作为控制AC/DC变流器结构中的6个IGBT开关信号，从而控制AC/DC变流器的运行状态；
控制模块B，根据输入的充放电选择信号，产生决定DC/DC双向斩波电路工作模式的控制信号。
7.权利要求6所述装置的工作方法，其特征在于，当
Figure 2011103637499100001DEST_PATH_IMAGE092
，且
Figure DEST_PATH_IMAGE036A
时，数据分析器A输出充电选择信号给控制模块A、B的充放电选择单元，锂电池充电，直到
Figure DEST_PATH_IMAGE038A
，数据分析器A输出断路控制信号控制断路器断开，锂电池充放电停止；当，且
Figure DEST_PATH_IMAGE044A
时，数据分析器A输出放电选择信号给控制模块A、B的充放电选择单元，锂电池放电，直到
Figure DEST_PATH_IMAGE046A
，数据分析器A输出断路控制信号控制断路器断开，锂电池充放电停止；当
Figure DEST_PATH_IMAGE096
时，数据分析器A输出断路控制信号控制断路器断开，锂电池充放电停止；其中
Figure DEST_PATH_IMAGE098
和
Figure DEST_PATH_IMAGE100
为设定的SOC的最大、最小允许值。
8.权利要求6所述装置的工作方法，其特征在于，当
Figure DEST_PATH_IMAGE102
时，系统满足不了负荷需求，数据分析器B输出调峰控制信号给控制模块A的平滑调峰控制单元，电池投入调峰控制；当
Figure DEST_PATH_IMAGE026A
时，系统满足负荷需求，数据分析器B输出平滑控制信号给控制模块A的平滑调峰控制单元，继续进行平滑控制。
9.权利要求6所述装置的工作方法，其特征在于，当锂电池需要充电时， AC/DC变流器工作于充电状态；当锂电池需要放电时，AC/DC变流器工作于放电状态。
10.权利要求6所述装置的工作方法，其特征在于，控制模块B采用电压外环与电流内环的双闭环控制结构，当锂电池需要充电时，控制模块B产生开关S1导通、开关S2关断的控制信号，DC/DC双向斩波电路工作于降压模式；当锂电池需要放电时，控制模块B产生开关S2导通、开关S1关断的控制信号，DC/DC双向斩波电路工作于升压模式。
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