2小波包分解在混合储能平抑风电功率波动中的应用
2.1两种储能方式下的功率平滑效果对比
根据1.1节中给出的风电场全年输出功率数据，分别采用单类型电池储能和电池与超级电容混合储能两种储能方式对经小波包分解后的高频信号进行吸收，其功率平滑曲线如图6所示。
由图6可以看出，通过混合储能方式对高频信号进行吸收可以得到更加平滑的输出曲线，且对目标功率跟踪较好，曲线几乎重合，而使用单类型电池储能得到的平滑效果则不是很理想，曲线毛刺较多，效果较差(如图6中放大部分)。为了进一步比较单类型电池储能及混合储能的平滑效果，图7给出了在两种储能方式下输出功率与目标功率的误差曲线。
由图7可知，在给定相同的目标功率值情况下，经单类型电池储能系统吸收后，其输出功率与目标功率的差值在±5MW之间波动;而经混合储能系统吸收后，其输出功率与目标功率的差值则在±10kW之间波动，远远小于单类型电池储能系统。
根据文献[20]给出的储能容量计算公式得到在两种储能方式下50h内所需配置的最大储能容量为21.21MW⋅h，考虑到电池的使用寿命及20%的裕度，拟配置25MW⋅h。由上文可知，输入到电池的信号为次高频部分，剩余高频部分输入到超级电容器中，对滤波能量进行频谱分析，得到次高频部分与高频部分的能量比为623:2，依据该能量比配置电池储能系统容量为24.92MW⋅h，超级电容器容量为0.08MW⋅h，其储能容量变化曲线如图8所示。
由图8可知，在对高频信号进行吸收的过程中，单类型电池储能及混合储能的储能容量变化几乎一致，因此在配置相同储能容量的前提下使用混合储能可以实现更加理想的平滑效果。
2.2混合储能系统的荷电状态
储能装置荷电状态(stateofcharge，SOC)指储能装置中剩余电荷量占总容量的比值，是制定储能装置控制策略的重要依据，也是衡量电池是否工作在正常范围内的重要参考值。以储能电池为例，SOC的计算公式[21]如下：
由图9可知，按照上述容量配置，风电输出功率经小波包分解后，由超级电容器吸收功率波动的高频成分，由电池吸收功率波动的低频成分，通过观察SOC可知，电池以及超级电容器均运行于安全范围内，避免了过充过放。同时，通过超级电容器的SOC可以看出，由于其所吸收成分是在零均值附近上下随机波动的经小波包分解后的最高频成分，其幅值能量小且变化迅速，所以SOC也呈现在零均值附近波动变化的特性。另外，由于超级电容器本身具有快充快放特性，所以快速的充放电变化对其寿命没有影响，而且只需要配置容量较小的超级电容器即可在很大程度上改善储能系统的输出，提高储能电池的使用寿命。
3结论
本文从频域角度分析了风电场输出功率波动特性，提出了基于小波包分解的混合储能平抑风电功率波动方法，针对经小波包分解后高频信号所具有的特征，结合储能电池与超级电容器的各自特点，实现了两种储能方式间的能量分配，更好地平抑风电功率波动对电网造成的影响。与单一类型的电池储能系统进行了比较，本文所提出的方法响应速度快，经过滤波后的输出功率更加平滑、波动率更小，具有一定的优越性。最后对某风电场实测数据进行仿真，验证了该方法的有效性，具有一定的工程应用前景。
