风能作为一种清洁无污染的可再生能源受到世界各国的重视,风力发电行业正在以前所未有的速度快速发展,特别是中小型离网型风力发电系统在风力发电中占有越来越大的比重。然而风的随机性和不稳定性,导致风力发电系统输出的电能品质不高,系统产能效率较低,严重制约着风电产业的发展。随着储能技术的发展,将储能技术应用到风电系统中能够提高能源的利用效率,改善电能质量。本研究针对风电系统电能质量与系统?效率不高问题,以离网型风电系统为研究对象,利用储能技术,采取实验与仿真相结合的方法,开展风电系统电能存储特性研究。首先搭建风电系统测试平台,为更好的了解风电机组匹配特性和机组对电能质量的影响,进行了风洞试验;同时为确定铅酸、铅碳蓄电池充放电特性的区别与联系,进行蓄电池充放电实验;然后利用MATLAB/Simulink软件建立风电系统仿真模型,为确定电能存储在风电系统中的作用,进行系统的仿真模拟;此外,根据选定的电能质量指标,进行有无储能装置对比实验,并结合仿真结果,探究储能装置对改善系统电能质量的具体效果;最后基于?分析法建立风电系统?平衡模型,为确定系统各部分?损失,进行系统?特性采集实验,进而确定?效率影响因素,并利用权重分析探究各因素对系统?效率的影响程度,结合多目标优化方法提出优化措施。具体研究内容如下:1.风电机组匹配性能和机组对电能质量的影响作用分析。利用风洞探究风电机组的匹配特性,为电动机替代风轮提供指导,同时分析机组对电能质量指标的影响规律,为进行储能实验探究储能对电能质量影响提供理论指导。2.蓄电池充放电特性分析。将铅酸蓄电池和铅碳蓄电池分别接入风电系统,进行蓄电池充放电数据采集实验,具体对比分析蓄电池充放电的电流、端电压和荷电状态的变化情况,为实验和仿真参数设置、后续分析提供数据支持。3.风电系统仿真分析。根据不同的模块组建风电系统仿真模型,并通过仿真模拟系统运行情况,分析蓄电池的电流、端电压、荷电状态在系统运行中的变化,进一步探究其对系统和用户端的作用机理,并提取和处理电能质量(电压波动d、电压偏差、频率偏差、功率因数cosφ四项指标)数据,用于后续电能质量仿真与实验的对比分析。4.储能对电能质量影响分析。布置有无储能装置实验,结合仿真结果,对电压波动、电压偏差、频率偏差、功率因数四项电能质量指标具体分析,探究其变化规律。5.储能对风电系统?效率影响分析与优化。基于热力学第二定律,利用?分析法对风电系统有效能分析,建立风电系统?平衡模型,分析系统?损分布,结合?平衡模型布置系统?特性采集实验,确定影响系统?损因素,并利用权重分析探究各影响因素对系统?效率的影响程度,进而利用响应曲面法(RSM)和多目标遗传算法(MOGA)相结合的多目标优化方法提出最佳运行工况。