风力发电具有间歇性、波动性、随季节变化等特点,大规模集中并网会造成电网发电与负荷偏差、频率不稳定等问题。储能技术可以有效改善风力发电的电网友好性,减少对电网的影响。本文研究了大规模储能系统动态补偿风电场的虚拟惯量方法,并对风电场混合储能系统平滑风电功率的方法进行了研究,重点通过储能系统功率控制策略优化电池的荷电状态,提高了电池的使用寿命。主要工作包括以下几个方面:(1)对全钒液流电池和锂电池组成的混合储能系统展开了研究,对其结构和机理进行了分析,并分析了其能量流动关系;然后分别对锂电池及全钒液流电池的机理与结构进行了建模与分析,并对模型中的重要参数做出了详细的设计说明;最后,重点分析了锂电池和全钒液流电池的充放电特性,结合两者优点,提出了混合储能设备的功率分配原则,综述了混合储能装置在风电场补偿虚拟惯量中的优势。(2)针对变速恒频风电机组对电力系统惯量没有贡献的问题,本文基于储能装置的SOC反馈调节,提出了一种变参数的风电场虚拟惯量补偿控制策略,利用储能装置的SOC和电网频率变化率,通过建立模糊控制器对虚拟惯量补偿参数进行动态调节,控制储能系统补偿风电场虚拟惯量。该控制策略在满足风电场惯量响应的同时可以有效优化储能装置的SOC,防止了电池的过充过放,延长了储能系统的寿命。(3)为了在保证风电功率平滑效果的前提下提高储能使用寿命,本文提出了基于双回路SOC调节的混合储能系统风电场功率平滑控制策略。该控制策略利用储能当前的荷电状态和风电预估波动功率,通过建立模糊控制器对储能输出的功率进行平抑控制,合理分配锂电池和液流电池实际输出功率,并实时更新混合储能的荷电状态。该控制策略实现了风电场有功功率的平滑需要,可以有效地减小电池的充放电改变次数,达到保护电池的目的。为了验证上述控制策略的有效性,在Matlab/Simulink中搭建了风电场和混合储能装置模型。仿真结果表明:本文所提出的控制策略有效的平滑了风电场输出功率,补偿了风电场虚拟惯量,同时维持储能系统整体及储能设备的SOC在合理范围之内,有效地避免了过充过放现象的发生,延长了其使用寿命。