用于平滑風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的儲(chǔ)能系統(tǒng)配置研究

何海婷，柳亦兵，巴黎明，周傳迪，滕 偉

（1.華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院，北京 102206；2.中國(guó)大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，北京 100040；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083；4.北京低碳清潔能源研究院，北京 102209）

0 引言

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”的主要途徑之一[1]～[3]。但由于風(fēng)力資源的不均勻性，風(fēng)機(jī)無法持續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行；同時(shí)風(fēng)電輸出波動(dòng)較大，難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，增大了風(fēng)電調(diào)度上網(wǎng)的難度。

要提高風(fēng)電功率輸出的穩(wěn)定性和持續(xù)性，須要引入儲(chǔ)能系統(tǒng)來對(duì)風(fēng)電輸出功率進(jìn)行平滑處理[5]～[9]。風(fēng)速的波動(dòng)特性較為復(fù)雜，從時(shí)間尺度來說，風(fēng)速的波動(dòng)性不僅有秒級(jí)、分鐘級(jí)別的短時(shí)間內(nèi)速度波動(dòng)，而且受晝夜、季節(jié)等因素影響，還具有長(zhǎng)周期的波動(dòng)特性。另外，風(fēng)速的波動(dòng)性也體現(xiàn)在風(fēng)速的概率分布上。目前，大多研究采用風(fēng)速的實(shí)測(cè)歷史數(shù)據(jù)來對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型加以驗(yàn)證。實(shí)測(cè)歷史數(shù)據(jù)難以兼顧風(fēng)速的最小時(shí)間分辨率和晝夜、季節(jié)等長(zhǎng)周期尺度兩方面要求，使得其計(jì)算結(jié)果無法完整的體現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的分布情況，進(jìn)而難以確定合適的儲(chǔ)能系統(tǒng)。因此，構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率與風(fēng)速分布兩者統(tǒng)計(jì)之間關(guān)聯(lián)模型，是更為可靠的方法。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的研究方法，根據(jù)不同的風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分布要求，可以生成符合該統(tǒng)計(jì)分布的長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)速序列；然后采用一定的風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型計(jì)算輸出功率隨時(shí)間的變化情況；再對(duì)這一輸出功率序列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的統(tǒng)計(jì)分布情況，形成風(fēng)速分布與功率分布之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在考慮一定的工作可靠性指標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率分布的不同分布范圍指標(biāo)，來確定儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)功率。因此，用于平滑風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的儲(chǔ)能系統(tǒng)配置研究，須要建立長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)速序列，該序列應(yīng)該足夠長(zhǎng)（數(shù)十小時(shí)以上），且時(shí)間分辨率足夠小（秒級(jí)分辨率）。

本文根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)速-轉(zhuǎn)矩-功率平衡關(guān)系，建立了簡(jiǎn)化的風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型。該模型可以準(zhǔn)確地描述變化風(fēng)速下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率波動(dòng)情況。其計(jì)算速度可以在數(shù)分鐘時(shí)間內(nèi)計(jì)算處理小時(shí)間分辨率（秒級(jí)）和大時(shí)間尺度（數(shù)年）的數(shù)據(jù)序列。本文對(duì)永磁直驅(qū)風(fēng)機(jī)在風(fēng)電場(chǎng)中的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了仿真，然后對(duì)其輸出功率和能量，在不同平滑時(shí)間尺度下的波動(dòng)特性進(jìn)行了分析。平滑風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率所需的儲(chǔ)能系統(tǒng)功率和能量，均隨平滑時(shí)間尺度的增加而增大，可以根據(jù)一定的可用率水平，確定所需的儲(chǔ)能功率和容量需求。

1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)速-功率為[10]

式中：P為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率；ρ為空氣密度；A為風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪掃過的面積；V為風(fēng)速；Cp（α，β）為與葉尖速比和槳距角有關(guān)的風(fēng)能利用系數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試獲得。

式（1）忽略了風(fēng)力發(fā)電機(jī)中葉片、軸系和發(fā)電機(jī)等構(gòu)成的轉(zhuǎn)子體系的慣性影響，從而出現(xiàn)大幅的波動(dòng)。本文在模型中引入轉(zhuǎn)子慣性環(huán)節(jié)，將風(fēng)速的作用視作對(duì)轉(zhuǎn)子的扭矩，將控制系統(tǒng)的作用視作按照一定的曲線從轉(zhuǎn)子中提取功率，從而形成反向的扭矩作用，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以考慮成由葉片、轉(zhuǎn)子、永磁體、定子和電力電子變換（Power Converter System，PCS）等組成，如圖1所示。PCS根據(jù)定子的轉(zhuǎn)速，按照確定的曲線控制向電網(wǎng)輸出功率，如圖2所示。本文所考慮的某型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

圖1 某型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)Fig.1 Diagram of a direct-drive permanent-magnet generator

圖2 某型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)速-功率曲線Fig.2 Diagram of wind speed-power curve of a direct-drive permanent-magnet generator

表1 本研究所考慮的風(fēng)機(jī)參數(shù)Table 1 Wind turbine parameters used in this paper

在圖1中，風(fēng)力推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)形成電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩M1；同時(shí)，PCS控制下的定子繞組內(nèi)的電流形成反電動(dòng)勢(shì)，對(duì)轉(zhuǎn)子具有反轉(zhuǎn)矩M2。M1受風(fēng)速和風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪特性控制，M2由控制系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速控制PCS的輸出功率和繞組電流加以實(shí)現(xiàn)。這兩個(gè)轉(zhuǎn)矩的差值在轉(zhuǎn)子上形成加速度δ，從而改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。對(duì)當(dāng)前時(shí)刻和下一時(shí)刻的風(fēng)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行迭代計(jì)算，就可以獲得在一定風(fēng)速時(shí)間序列下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率序列。風(fēng)速與轉(zhuǎn)矩M1的關(guān)系和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與反轉(zhuǎn)矩M2的關(guān)系，可以通過對(duì)實(shí)際風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到，從而避免了對(duì)電力電子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的詳細(xì)仿真計(jì)算，降低資源消耗和提升計(jì)算速度。風(fēng)速-轉(zhuǎn)矩-功率平衡模型的結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 某型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡模型Fig.3 Torque balance model of a direct-drive permanentmagnet generator

式中：δ為轉(zhuǎn)子的角加速度；J為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

根據(jù)圖3和實(shí)測(cè)1.5 MW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速-功率曲線，可以擬合得到電機(jī)功率P與風(fēng)速V和轉(zhuǎn)速n的關(guān)系為

圖4為一定時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的實(shí)測(cè)值和模型計(jì)算值的對(duì)比。模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值的平均誤差為-0.84%。

圖4 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的實(shí)測(cè)值和模型計(jì)算值的對(duì)比Fig.4 Comparison of test and model results of rotor speed

圖5為一定時(shí)間內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率的實(shí)測(cè)值、模型擬合值與式（1）擬合值的對(duì)比。

圖5 實(shí)測(cè)、模型和式(1)輸出功率對(duì)比Fig.5 Comparison of test，model and equation（1）results of a direct-drive permanent-magnet generator

由圖5可知，由于式（1）沒有考慮轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，隨著風(fēng)速的變化，計(jì)算得到的功率數(shù)值出現(xiàn)了較大的波動(dòng)。本文提出的上述風(fēng)速-轉(zhuǎn)矩-功率平衡模型計(jì)算結(jié)果在數(shù)值上和趨勢(shì)上，都更為貼近實(shí)際測(cè)量結(jié)果。除個(gè)別點(diǎn)的功率出現(xiàn)高估以外，其誤差基本控制在±10%以內(nèi)，平均誤差僅為1.36%。從計(jì)算時(shí)間上來說，本文提出的上述模型可以在5 min左右時(shí)間內(nèi)處理300萬s時(shí)長(zhǎng)的秒級(jí)分辨率風(fēng)速時(shí)間序列，遠(yuǎn)超詳細(xì)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型的計(jì)算性能，實(shí)現(xiàn)了在保持高精度條件下的顯著速度提升。對(duì)于不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可以根據(jù)對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，按照?qǐng)D5和式（2）～（7）的方法，重新擬合響應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式，建立其風(fēng)速-轉(zhuǎn)矩-功率平衡模型。

2 儲(chǔ)能系統(tǒng)功率和容量確定

2.1 風(fēng)速的正態(tài)分布

某風(fēng)場(chǎng)8 s間隔，共計(jì)88 000測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速統(tǒng)計(jì)結(jié)果，如圖6所示。

圖6 某風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的實(shí)測(cè)風(fēng)速及其正態(tài)分布擬合Fig.6 Wind speed in a wind farm and its normal distribution fitting

該地風(fēng)速較符合正態(tài)分布，μ=3.717 m/s，δ=1.947 m/s。在仿真數(shù)據(jù)準(zhǔn)備中，先由同樣參數(shù)的正態(tài)分布計(jì)算得到8 s間隔的種子數(shù)據(jù)，然后對(duì)每?jī)蓚€(gè)種子數(shù)據(jù)點(diǎn)間按照1 s間隔進(jìn)行多項(xiàng)式插值，來獲得模型的風(fēng)速時(shí)間序列。考慮到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的有效發(fā)電工況，風(fēng)速時(shí)間序列限制在3～15 m/s。風(fēng)速時(shí)間序列總長(zhǎng)為3.0×106s，約833 h。

2.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)功率

由永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能裝置構(gòu)成的輸出功率平滑系統(tǒng)，如圖7所示。儲(chǔ)能裝置連接到永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)PCS的直流母線上。

圖7 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出平滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.7 Scheme of power smoothing system of a direct-drive permanent-magnet generator

根據(jù)上述風(fēng)速時(shí)間序列和風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型，可以計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的功率時(shí)間序列。對(duì)其進(jìn)行60～900 s不同時(shí)間窗口寬度的平滑處理后，可以得到功率時(shí)間序列與平滑后序列的差值。對(duì)該差值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以獲得其在不同功率差值下的分布概率。采取類似正態(tài)分布中的標(biāo)準(zhǔn)，考慮到功率差值的波動(dòng)特性，可以將儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率要求定為覆蓋99.74%的功率差值狀態(tài)，即可以確定儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率。對(duì)輸出功率進(jìn)行平滑處理，可以顯著的降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的波動(dòng)范圍，如圖8所示。

圖8 不同平滑時(shí)間尺度下的功率曲線Fig.8 Power output curve in different smoothing time scale

由圖8可知，在未平滑之前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率波動(dòng)達(dá)到了281.8 kW，相當(dāng)于該時(shí)間范圍內(nèi)最大功率的94.3%。經(jīng)過60 s平滑后，輸出功率波動(dòng)縮小為129.3 kW；經(jīng)過900 s平滑后，輸出功率波動(dòng)僅為46.0 kW，相當(dāng)于該時(shí)間范圍內(nèi)最大功率的15.4%，波動(dòng)幅度縮小了83.7%。

對(duì)所有300萬s風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率數(shù)據(jù)進(jìn)行60 s和900 s平滑處理以后，得到的功率差值分布如圖9所示。

圖9 60 s和900 s平滑處理后的功率差值分布Fig.9 Power difference distribution after a 60 s and 900 s smoothing

60 s平滑后的功率差值分布接近正態(tài)分布，但900 s平滑后的功率差值分布在-100 kW附近會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的次高峰。這主要是由于在風(fēng)速處于切入段和最大功率控制段具有不同的控制邏輯造成的。切入段內(nèi)風(fēng)速?gòu)? m/s變化到5.43 m/s時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率從15 kW變化到154 kW，也相應(yīng)地具有較寬范圍、較快的速度以及較大的波動(dòng)性。當(dāng)風(fēng)速具有μ=3.717 m/s，δ=1.947 m/s分布特性時(shí)，出現(xiàn)較多的控制邏輯切換過程，會(huì)形成輸出功率的大幅波動(dòng)。在900 s等較長(zhǎng)平滑時(shí)間尺度下，這一波動(dòng)更為顯著。900 s下更寬的功率分布范圍，也預(yù)示著更大的平滑能量需求。

按照上述覆蓋99.74%工況要求，得到的不同平滑時(shí)間下的儲(chǔ)能系統(tǒng)功率需求如圖10所示。

圖10 不同平滑時(shí)間尺度下所需的儲(chǔ)能系統(tǒng)功率需求Fig.10 Power requirement to ESS in different smoothing

隨著平滑時(shí)間尺度的增大，所需的儲(chǔ)能功率逐漸增大。但隨著平滑時(shí)間窗口的增大，所需的儲(chǔ)能功率變化速度減慢，這說明對(duì)于一定的功率波動(dòng)特性，所需的儲(chǔ)能系統(tǒng)功率達(dá)到一定水平以后，可以覆蓋較寬的平滑時(shí)間尺度要求。

2.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)容量

在平滑風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的同時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)也會(huì)有能量的吞吐，因此也須要詳細(xì)的考察不同平滑時(shí)間尺度下的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量需求。對(duì)不同平滑時(shí)間尺度下得到的功率差值按照正方向和反方向分別進(jìn)行勒貝格積分計(jì)算，可以得到其能量變化情況。圖11為60 s平滑后得到的能量變化情況。

圖11 60 s平滑后得到的能量變化Fig.11 Energy variations after a 60 s smoothing

60 s功率平滑后的能量需求分布如圖12所示。不同平滑時(shí)間尺度的能量需求如圖13所示。

圖12 60 s平滑后的能量分布Fig.12 Energy distribution after a 60 s smoothing

圖13 不同平滑時(shí)間尺度下所需的儲(chǔ)能系統(tǒng)能量需求Fig.13 Energy requirement to ESS in different smoothing time scale

與對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率需求不同，能量需求隨著平滑時(shí)間尺度的增加持續(xù)增大，雖然有所放緩，但并沒有達(dá)到峰值的跡象。

平滑風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率所需的儲(chǔ)能功率和能量的變化與平滑時(shí)間窗口尺度之間并非線性關(guān)系，而是隨著平滑時(shí)間窗口尺度的增大，投入更多儲(chǔ)能系統(tǒng)功率和能量容量的收益變化也在逐漸變化。平滑后的輸出功率標(biāo)準(zhǔn)差如圖14所示。

圖14 平滑后輸出功率的標(biāo)準(zhǔn)差Fig.14 Standard deviation of smoother output power

與圖10，13相對(duì)比，隨著平滑時(shí)間窗口的增大，所需的儲(chǔ)能系統(tǒng)功率變化不大，但其對(duì)與輸出功率的平滑效果卻是在持續(xù)改善的。這說明，當(dāng)平滑時(shí)間窗口尺度增加到一定程度以后，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求更多的是在能量方面，而不是在功率方面。如果能夠?qū)⑵交璧墓β屎湍芰啃枨笙喾蛛x，采用“高功率+高容量”兩種儲(chǔ)能相結(jié)合的方式，能夠獲得更好的經(jīng)濟(jì)性水平。

2.4 合適的儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)

從圖10，13的功率與能量需求數(shù)據(jù)可以得到，圖15所示的對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電倍率的要求情況。

圖15 不同平滑時(shí)間尺度下所需儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電倍率Fig.15 Charge and Discharge rate requirement to ESS in different smoothing time scale

在60 s平滑工況下，充、放電倍率達(dá)到131 C。隨著平滑時(shí)間尺度的增加，充放電倍率要求逐漸降低，在900 s平滑工況下，充放電倍率要求會(huì)降低到72 C。高充放電倍率超出了鋰電池等化學(xué)能儲(chǔ)能系統(tǒng)的可行工作范圍。另外，平滑風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率所需的充、放電次數(shù)要求也大大超過了化學(xué)能儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能水平。即使在900 s平滑工況下，每小時(shí)充放電次數(shù)也高達(dá)85.7次。即使按照全年4 000 h的有效發(fā)電時(shí)間計(jì)算，儲(chǔ)能系統(tǒng)也須要完成34.3萬次充放電循環(huán)。

目前，只有飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠完全滿足對(duì)高充放電倍率和次數(shù)的苛刻要求。高速飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)具有高功率、高倍率和長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，且基本不受充放電循環(huán)次數(shù)的影響。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量受限與材料強(qiáng)度等因素的限制，不具有常規(guī)電化學(xué)儲(chǔ)能電池的能量密度和可擴(kuò)展性能。因此，對(duì)于平滑風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的儲(chǔ)能系統(tǒng)，更佳的解決方案是利用飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)作為短時(shí)平滑的主力，用于復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)中的第一級(jí)[16]。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)可以將輸出功率的大功率、小能量波動(dòng)性轉(zhuǎn)變成為小功率、大能量需求特性，為第二級(jí)的電化學(xué)儲(chǔ)能創(chuàng)造良好的工作條件。

由飛輪和電化學(xué)組成的復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)采用類似圖9的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率做兩次平滑處理。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)負(fù)責(zé)平滑時(shí)間T1=60～900 s內(nèi)的輸出功率平滑工作，在此基礎(chǔ)之上，電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)平滑后的輸出功率進(jìn)行T2=3 600 s的二次平滑處理。一個(gè)典型的兩次平滑功率曲線如圖16所示。

圖16 兩次平滑得到的輸出功率Fig.16 Output power after twice smoothing

經(jīng)過飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)T1=900 s的一次平滑處理以后，輸出功率的波動(dòng)范圍大幅降低，功率曲線的過零次數(shù)也顯著減小，為后續(xù)的電化學(xué)儲(chǔ)能二次平滑提供了良好的基礎(chǔ)。經(jīng)過電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)T2=3 600 s的二次平滑處理以后，輸出功率的波動(dòng)范圍進(jìn)一步減小，已經(jīng)非常接近風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的中間值。

3 結(jié)論

本文基于統(tǒng)計(jì)分析的思想，建立了確定平滑風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率所需的儲(chǔ)能系統(tǒng)功率和能量等配置參數(shù)的方法流程。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析對(duì)大批量和高精度數(shù)據(jù)的要求，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩平衡進(jìn)行了分析，建立了包含風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子慣性、風(fēng)力轉(zhuǎn)矩和電機(jī)反轉(zhuǎn)矩的風(fēng)速-轉(zhuǎn)矩-功率平衡模型，可以快速且準(zhǔn)確地處理大量風(fēng)力時(shí)間序列數(shù)據(jù)。本文通過實(shí)際風(fēng)場(chǎng)采集的風(fēng)力分布數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，構(gòu)建了符合正態(tài)分布的長(zhǎng)達(dá)300萬s的風(fēng)力時(shí)間序列，并利用上述模型和風(fēng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率存在較大的波動(dòng)。通過引入儲(chǔ)能系統(tǒng)，對(duì)其分別進(jìn)行不同時(shí)間窗口尺度的功率平滑，可以顯著降低輸出功率波動(dòng)水平，但儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電倍率要求非常高。所需儲(chǔ)能系統(tǒng)功率和能量與平滑時(shí)間窗口尺度之間并非線性關(guān)系，而是隨著平滑時(shí)間窗口尺度的增加，平滑所需的能量需求超過對(duì)功率的需求。因此，采用飛輪儲(chǔ)能+電化學(xué)儲(chǔ)能等“高功率+高能量”的復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)可能獲得更好的經(jīng)濟(jì)性水平。