仵华南，张鹏，王国成，于明双 ,李洋涛

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0 引 言

近年来，随着全球气候的变化，我国的能源结构也在不断改变，风力发电作为一种可再生能源被大力发展，但由于风的随机性，导致风电场出力波动和电能质量下降，储能系统其短时快速吸收或释放电量的能力成为了解决此问题的有效手段。目前提出的可行的储能措施包括飞轮储能系统(flywheel energy storage system，FESS)[1]、电池储能系统[2]、压缩空气储能系统[3]、超级电容储能系统[4]等。FESS本身充放电循环次数大，快速响应和环境友好性等特点使其成为风力发电领域的理想选择。根据FESS的自身特性，得到其充放电指令，被广泛接受的方法包括一些滤波算法[5]、鲁棒控制[6]和模型预测控制[7]，然而，在一个模型中同时兼顾FESS平滑性能、投资成本、控制性能荷电状态(state of charge,SOC)，以及储能系统的充放电利用率却很少被考虑到。

本文采用FESS对风电场输出功率波动进行平抑：首先,建立了飞轮储能单元模型以及阵列模型，对其动态特性进行了仿真分析，估算了储能单元的初始投资成本；然后，基于低通滤波方法，在考虑储能充放电效率以及荷电状态的条件下对其容量配置计算进行了研究，针对充放电效率影响引发的容量配置过大的问题，提出了一种储能电量调节控制策略和容量配置方法，通过调整系统充放电功率指令，减少所需的储能单元，增大系统的利用率并降低初始投资成本；最后，结合储能单元模型、阵列控制器和山东某35 MW装机容量的风电场历史运行数据，对飞轮储能阵列的容量配置方法和平抑效果进行了仿真验证。……