本研讨提出了一种新式操控计划，经过将电池储能体系（BESS）与限功率功用相集成，显式考虑功用中的通讯与操控推迟，然后按捺风电场功率输出动摇。该办法界说了风电场的答应功率输出范围，旨在依据电网规范要求缓解动摇问题。该操控计划选用裕度补偿限功率推迟，并使用荷电状况相关增益来避免限功率参考值的突变。经过自主开发的模仿器和某运转风电场一年的实测数据，对所提操控计划进行功用评价。该模仿器树立了电池单元非线性特性模型，并包含与限功率相关的通讯及机械推迟。模仿结果与实测数据高度匹配，验证了建模办法的有用性。结果标明，所提出的操控计划在提供与传统低通滤波器或斜率操控适当的动摇按捺才能的一起，仅需约三分之一的电池储能体系容量。虽然弃风会添加能量损耗，但简易经济评价标明，降低的电池储能体系容量可提高风电场整体收益。该计划还能削减电池储能体系的累积充放电循环次数，然后可能延伸电池寿数。现场验证证明了该办法的有用性与实用性。本研讨强调了和谐操控战略的重要性，该战略需考虑操控体系中存在的实践推迟与电池非线性特性，然后完结可再生能源高效且经济地并入电网。

导言

为完结碳中和目标，可再生能源正被快速布置[1]。但是，风力发电机和光伏体系的发电量受天气条件影响，导致其输出功率随时刻动摇。这种功率动摇对电网运转提出了多重应战，包含供需平衡、发电调度、电压调理及电能质量管理[2,3]。为应对这些问题，各国相继出台了规范功率动摇答应幅值的电网导则[[4], [5], [6], [7]]。
已提出多种缓解战略。其间一种办法是直接操控风力发电机组的功率输出。Zhu等[8]提出了一种使用涡轮叶片旋转质量和电机中储存动能的缓解战略。Wang等[9]探讨了多台风力发电机组之间的和谐功率操控，以滑润功率输出动摇。另一种缓解办法触及电池储能体系(BESSs)的使用[10,11]。该办法经过BESS的充放电进程来滑润可再生能源的功率动摇，该体系储存的是化学能。但是电池在充放电进程中存在能量损耗，因而削减这些损耗成为重要应战。此外，最小化所需BESS容量对降低成本至关重要[12,13]。
为提高动摇平抑功用，各种电池储能体系（BESS）操控办法已被提出。其间低通滤波器（LPF）操控是广泛选用的战略[[14], [15], [16], [17]]。该办法经过滤波算法滑润风机输出的高频分量来计算风电场参考输出，随后经过BESS充放电补偿提取的高频分量。常用的一阶LPF滤波算法包含可调理滤波器时刻常数的优化机制[17]。为保证有用平抑动摇并延伸电池寿数，必须将BESS的荷电状况（SOC）维持在特定范围内。Jiang等学者提出了集成于LPF操控结构的SOC反馈操控战略[14,16,17]。作为替代性滤波办法，移动均匀（MA）法也已被提出[[18], [19], [20]]。在文献[19]中，SOC的反馈操控被整合到MA办法中，其完结方式类似于LPF操控计划。
Karunadasa等人提出了一种速率约束器或斜坡约束器操控战略，该战略使用BESS在每次操控周期内约束风电场功率输出的变化速率[21,22]。依据操控理念的不同，答应的功率输出变化速率可所以固定的[21]或可变的[22]。速率约束器操控在光伏发电体系中的使用也得到了研讨。Amorim等人[23]提出了一种在斜坡率法规下确定光伏电站最优BESS容量的办法。
作为替代性缓解办法，根据小波变换的操控办法已被使用于BESS操控战略[24,25]。该操控办法使用小波变换的频率分化特性，经过选用两种电池类型——超级电容组和锂离子电池——旨在一起平抑风力发电机输出的快速动摇与慢速动摇。Yang等人提出了一种根据含糊逻辑的滑润操控办法[26]，该办法在完结滑润操作的一起兼顾电力市场参加需求。
为进一步提高电池储能体系（BESS）的功率输出动摇按捺才能，Makibar等[27]提出将BESS运转与光伏电站逆变器功率约束相结合的战略。该办法在SOC低于100%时将悉数过剩功率充入BESS，当SOC达到100%时则启动弃光办法。González-Moreno等[28]则提出一种与BESS操控器协同的逆变器约束战略。他们提出的操控战略根据爬坡率操控，一年期模仿结果标明该战略有用削减了可用光伏出力的弃光量。
在光伏发电中，如前文所述，经过电力变流器的操控可完结功率输出约束。因为该进程为纯电气进程，从变流器接纳参考值到其输出收敛至该值一般耗时缺乏一秒。与光伏发电中的使用不同，限电功用在风电场中的操控推迟构成了应战。风力机限电经过调理叶片桨距角来完结功率约束。这种机械动作一般需求数十秒完结，足以影响平抑功用。鉴于这些困难，迄今没有发现将风力机限电与电池储能体系（BESS）操控相结合的动摇平抑办法的相关报道。
此外，上述研讨将构成电池储能体系（BESS）的电池单元建模为理想器件，疏忽了荷电状况（SOC）与可用充放电功率之间的非线性关联。这种简化约束了这些缓解战略在实践使用中的有用性。整体而言，仍存在两个没有处理的问题：（i）需开发能显式和谐风电机组限功率运转与BESS、一起考虑长时延的操控办法；（ii）需树立包含BESS非线性特性的模型与剖析结构，以量化体系功用与容量装备之间的权衡联系。本文经过提出新式操控架构，并开展理论与实证剖析以揭示限功率推迟与电池非线性特性所引致的基础性约束与权衡联系，然后一起处理了上述两个问题。
作者从前提出了可变限幅操控的基本概念，该概念将电池储能体系（BESS）操控与风机弃功功用相整合[29]。本研讨经过引进两种额定操控办法以处理弃功推迟问题，对该概念进行了扩展：一种办法在缓解操控中引进裕度，另一种则依据BESS的充电状况施行弃功。研讨结合短期风电场动摇特性和电池特性提供了理论解说。经过模仿验证了所提办法的有用性，并选用实践丈量数据对建模办法进行了验证。
本研讨的首要奉献可归纳如下：

• 1.
  本文提出了一种新式混合操控战略，用于按捺风电场功率动摇，一起考虑风机限功率操控的时滞效应。经过在操控范围内引进裕度，可有用补偿限功率功用的时延特性和呼应缺乏问题。
• 2.
  所提计划整合了结合风机限功率与电池储能体系(BESS)运转的先进操控架构。限功率操控中引进荷电状况(SOC)相关增益系数，以避免因限功率推迟引致的显著功率输出动摇。
• 3.
  开发了用于模仿混合型风电场的全维度建模办法。该模型一起计及BESS非线性特性、以及与限功率功用相关的通讯及操控推迟。模仿结果与实践运转风电场的实测数据高度匹配，验证了所提建模办法的准确性与有用性。

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