Control Strategy of Composite Energy Storage Based on Wavelet Packet with Adaptive Time Scale and Fuzzy Control

MAO Zhiyu; LI Peiqiang; GUO Siyuan

doi:10.7500/AEPS20220218001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Control Strategy of Composite Energy Storage Based on Wavelet Packet with Adaptive Time Scale and Fuzzy Control

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Control Strategy of Composite Energy Storage Based on Wavelet Packet with Adaptive Time Scale and Fuzzy Control
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 9, Pages: 158-165(2023)
- 作者机构：
  
  1.湖南大学电气与信息工程学院,湖南省长沙市 410082
  2.国网湖南省电力有限公司电力科学研究院,湖南省长沙市 410007
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2018YFB0905304);State Grid Corporation of China(5216A521003D)
- DOI：10.7500/AEPS20220218001
  CLC：
- Received：18 February 2022，
  
  Revised：2022-05-18，
  
  Published Online：27 October 2022，
  
  Published：10 May 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
毛志宇,李培强,郭思源.基于自适应时间尺度小波包和模糊控制的复合储能控制策略[J].电力系统自动化,2023,47(9):158-165.

MAO Zhiyu,LI Peiqiang,GUO Siyuan.Control Strategy of Composite Energy Storage Based on Wavelet Packet with Adaptive Time Scale and Fuzzy Control[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(9):158-165.
毛志宇,李培强,郭思源.基于自适应时间尺度小波包和模糊控制的复合储能控制策略[J].电力系统自动化,2023,47(9):158-165. DOI： 10.7500/AEPS20220218001.

MAO Zhiyu,LI Peiqiang,GUO Siyuan.Control Strategy of Composite Energy Storage Based on Wavelet Packet with Adaptive Time Scale and Fuzzy Control[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(9):158-165. DOI： 10.7500/AEPS20220218001.

摘要

对复合储能系统参与风电波动平抑进行了探讨和分析。首先，传统滤波方法在提取并网功率时以风电波动大的时段确定平滑程度，在不同风电波动场景整体平滑效果差异较大，提出自适应时间尺度小波包方法，能够根据风电波动情况自适应规划滤波时间尺度，同时在时间尺度内自适应确定分解层数，兼顾不同风电波动时段，提高了场景适应能力。然后，基于功率型、能量型储能出力充放电响应分界时间，用所提方法进行内部功率分配，并设计了计及复合储能荷电状态（SOC）优化和能量型、功率型储能协调控制的双目标模糊控制策略，在优化SOC的同时减小对并网功率的影响。最后，依托某风电场典型日数据在MATLAB中验证了所提方法的有效性。

Abstract

This paper discusses and analyzes the participation of composite energy storage system in wind power fluctuation suppression. Firstly

aiming at the problem that the traditional filtering method determines the smoothness degree by the time period with large fluctuation of wind power when extracting the grid-connected power

and the overall smoothness effect varies greatly in different wind power fluctuation scenarios

an adaptive time-scale wavelet packet method is proposed. The filtering time scale can be adaptively planned according to wind power fluctuations

and the number of decomposition layers can be adaptively determined within the time scale

taking into account different wind power fluctuation periods

which improves the scene adaptability. Then

based on the charging and discharging response demarcation time of power-type and energy-type energy storage outputs

the proposed method is used for internal power allocation

and a dual-objective fuzzy control strategy is designed

which takes into account the optimization for the state of charge (SOC) of composite energy storage and the coordinated control of energy-type and power-type energy storage

so as to reduce the impact on grid-connected power while optimizing SOC. Finally

based on the typical daily data of a wind farm

the effectiveness of the proposed method is verified in MATLAB.

关键词

Keywords

references

万灿，宋永华 . 新能源电力系统概率预测理论与方法及其应用［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 1 ）： 2 - 16 .

WAN Can ， SONG Yonghua . Theories， methodologies and applications of probabilistic forecasting for power systems with renewable energy sources ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 1 ）： 2 - 16 .

陈哲，王橹裕，郭创新，等 . 计及风电备用容量与需求响应的多备用资源鲁棒优化［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 10 ）： 50 - 59 .

CHEN Zhe ， WANG Luyu ， GUO Chuangxin ， et al . Robust optimization of multiple reserve resources considering reserve capacity of wind power and demand response ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 10 ）： 50 - 59 .

姚良忠，朱凌志，周明，等 . 高比例可再生能源电力系统的协同优化运行技术展望［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 9 ）： 36 - 43 .

YAO Liangzhong ， ZHU Lingzhi ， ZHOU Ming ， et al . Prospects of coordination and optimization for power systems with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 9 ）： 36 - 43 .

娄素华，吴耀武，崔艳昭，等 . 电池储能平抑短期风电功率波动运行策略［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 2 ）： 17 - 22 .

LOU Suhua ， WU Yaowu ， CUI Yanzhao ， et al . Operation strategy of battery energy storage system for smoothing short-term wind power fluctuation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 2 ）： 17 - 22 .

文劲宇，周博，魏利屾 . 中国未来电力系统储电网初探［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 7 ）： 1 - 10 .

WEN Jinyu ， ZHOU Bo ， WEI Lishen . Preliminary study on an energy storage grid for future power system in China ［J］. Electric Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 7 ）： 1 - 10 .

雷珽，欧阳曾恺，李征，等 . 平抑风能波动的储能电池SOC与滤波协调控制策略［J］. 电力自动化设备， 2015 ， 35 （ 7 ）： 126 - 131 .

LEI Ting ， OUYANG Zengkai ， LI Zheng ， et al . Coordinated control of battery SOC maintaining and filtering for wind power fluctuation smoothing ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2015 ， 35 （ 7 ）： 126 - 131 .

王晓东，张磊，姚兴佳，等 . 基于模糊自适应卡尔曼滤波的风电场储能系统功率控制［J］. 电网技术， 2014 ， 38 （ 6 ）： 1465 - 1470 .

WANG Xiaodong ， ZHANG Lei ， YAO Xingjia ， et al . A fuzzy adaptive Kalman filter based power control strategy of energy storage system for wind farm ［J］. Power System Technology ， 2014 ， 38 （ 6 ）： 1465 - 1470 .

刘世林，文劲宇，高文根，等 . 基于飞轮储能的并网风电功率综合调控策略［J］. 电力自动化设备， 2015 ， 35 （ 12 ）： 34 - 39 .

LIU Shilin ， WEN Jinyu ， GAO Wengen ， et al . FESS based comprehensive control of grid-connecting wind power ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2015 ， 35 （ 12 ）： 34 - 39 .

刘颖明，徐中民，王晓东 . 基于双模糊算法的风电机组储能系统优化控制［J］. 高电压技术， 2015 ， 41 （ 7 ）： 2180 - 2185 .

LIU Yingming ， XU Zhongmin ， WANG Xiaodong . Optimal control of wind turbine energy storage system based on double fuzzy strategy ［J］. High Voltage Engineering ， 2015 ， 41 （ 7 ）： 2180 - 2185 .

ZHANG Kun ， MAO Chengxiong ， LU Jiming ， et al . Optimal control of state-of-charge of superconducting magnetic energy storage for wind power system ［J］. IET Renewable Power Generation ， 2014 ， 8 （ 1 ）： 58 - 66 .

吴杰，丁明 . 采用自适应小波包分解的混合储能平抑风电波动控制策略［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 3 ）： 7 - 12 .

WU Jie ， DING Ming . Wind power fluctuation smoothing strategy of hybrid energy storage system using self-adaptive wavelet packet decomposition ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 3 ）： 7 - 12 .

李学斌，刘建伟 . 采用二阶滤波的混合储能系统实时功率分配方法［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 5 ）： 1650 - 1657 .

LI Xuebin ， LIU Jianwei . Real-time power distribution method adopting second-order filtering for hybrid energy storage system ［J］. Power Grid Technology ， 2019 ， 43 （ 5 ）： 1650 - 1657 .

李宏仲，张仪，孙伟卿 . 小波包分解下考虑广义储能的风电功率波动平抑策略［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 12 ）： 4495 - 4504 .

LI Hongzhong ， ZHANG Yi ， SUN Weiqing . Wind power fluctuation smoothing strategy with generalized energy storage under wavelet packet decomposition ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 12 ）： 4495 - 4504 .

杨锡运，曹超，任杰，等 . 利用储能系统平滑光伏波动的模糊聚类经验模态分解方法［J］. 高电压技术， 2016 ， 42 （ 7 ）： 2127 - 2133 .

YANG Xiyun ， CAO Chao ， REN Jie ， et al . Control method of smoothing PV power output with battery energy storage system based on fuzzy ensemble empirical mode decomposition ［J］. High Voltage Engineering ， 2016 ， 42 （ 7 ）： 2127 - 2133 .

郑浩，谢丽蓉，叶林，等 . 考虑光伏双评价指标的混合储能平滑出力波动策略［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 9 ）： 1805 - 1817 .

ZHENG Hao ， XIE Lirong ， YE Lin ， et al . Hybrid energy storage smoothing output fluctuation strategy considering photovoltaic dual evaluation indicators ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 9 ）： 1805 - 1817 .

谢丽蓉，郑浩，魏成伟，等 . 兼顾补偿预测误差和平抑波动的光伏混合储能协调控制策略［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 3 ）： 130 - 138 .

XIE Lirong ， ZHENG Hao ， WEI Chengwei ， et al . Coordinated control strategy of photovoltaic hybrid energy storage considering prediction error compensation and fluctuation suppression ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 3 ）： 130 - 138 .

付菊霞，陈洁，滕扬新，等 . 基于集合经验模态分解的风电混合储能系统能量管理协调控制策略［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 10 ）： 2038 - 2046 .

FU Juxia ， CHEN Jie ， TENG Yangxin ， et al . Energy management coordination control strategy for wind power hybrid energy storage system based on EEMD ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 10 ）： 2038 - 2046 .

CAO J ， DU W ， WANG H ， et al . Optimal sizing and control strategies for hybrid storage system as limited by grid frequency deviations ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 5 ）： 5486 - 5495 .

雷勇，林晓冬 . 超导磁储能-蓄电池混合储能系统在平抑风电场功率波动中的应用［J］. 高电压技术， 2019 ， 45 （ 3 ）： 983 - 990 .

LEI Yong ， LIN Xiaodong . Application of hybrid energy storage system based on SMES and BESS in smoothing the power fluctuations of wind farms ［J］. High Voltage Engineering ， 2019 ， 45 （ 3 ）： 983 - 990 .

ZHAO H ， WU Q ， WANG C ， et al . Fuzzy logic based coordinated control of battery energy storage system and dispatchable distributed generation for microgrid ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2015 ， 3 （ 3 ）： 422 - 428 .

WANG S ， TANG Y ， SHI J ， et al . Design and advanced control strategies of a hybrid energy storage system for the grid integration of wind power generations ［J］. IET Renewable Power Generation ， 2014 ， 9 （ 2 ）： 89 - 98 .

何正友，钱清泉 . 电力系统暂态信号分析中小波基的选择原则［J］. 电力系统自动化， 2003 ， 27 （ 10 ）： 45 - 48 .

HE Zhengyou ， QIAN Qingquan . Mother wavelet option method in the transient signal analysis of electric power systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2003 ， 27 （ 10 ）： 45 - 48 .

BARRA P H A ， de CARVALHO W C ， MENEZES T S ， et al . A review on wind power smoothing using high-power energy storage systems ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2021 ， 137 ： 110455 .

席爱民 . 模糊控制技术［M］. 西安：西安电子科技大学出版社， 2008 .

XI Aimin . Fuzzy control technology ［M］. Xi’an ： Xidian University Press ， 2008 .

张晴，李欣然，杨明，等 . 净效益最大的平抑风电功率波动的混合储能容量配置方法［J］. 电工技术学报， 2016 ， 31 （ 14 ）： 40 - 48 .

ZHANG Qing ， LI Xinran ， YANG Ming ， et al . Capacity determination of hybrid energy storage system for smoothing wind power fluctuations with maximum net benefit ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2016 ， 31 （ 14 ）： 40 - 48 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

采用自适应小波包分解的混合储能平抑风电波动控制策略

基于荷电状态分级优化的混合储能风电功率平抑方法

Related Author

WU Jie

ZOU Jianxiao

Related Institution

Anhui New Energy Utilization and Energy Saving Laboratory, Hefei University of Technology

School of Automation Engineering，University of Electronic Science and Technology of China

⁰