随着人类的进步社会的发展,化石能源的开发和利用已经超过了负荷,生存环境也逐渐恶化,清洁能源逐渐引起大家的重视。风能就是清洁能源中的一员,与传统化石燃料不同,风能在地球上储量巨大,利用的过程中不存在污染。然而,风速是一个高度随机且不确定的分量,风能转换系统(WECS)的输出功率与风速的立方成正比,从而引起风力机输出功率的波动。为了减小功率波动,在过去的几十年中提出了各种各样的方法,WECS的功率平稳输出方法主要分为基于储能的功率平稳输出方法和不采用储能的功率平稳输出方法两大类。采用额外增加储能装置的风电机组可以实现功率平稳输出,但是存储设备的安装和维护成本很高;不采用储能装置的功率平稳输出方法可以大幅度降低WECS的成本,但是控制律的复杂程度增加。本文介绍了采用储能装置和不采用储能装置的功率平稳输出方法。本文以储能式液压型风力发电机组为研究对象,该机组以定量泵—变量马达闭式容积调速回路为主液压系统,变量马达、变量泵/马达和发电机同轴刚性连接组成发电系统,变量泵/马达与液压蓄能器组成储能装置,研究采用储能装置与不采用储能装置下功率平稳输出的控制方法。本文主要针对储能式液压型风力发电机组的原理及其特点进行了分析,阐述了储能式液压型风力发电机组的工作原理,液压主传动系统的数学模型以及储能系统的数学模型;并得到了以风速为输入,以风力机转速、主传动系统变量马达功率以及储能系统的变量泵马达摆角为输出的传递函数,分析了其对风速的滤波特性以及储能系统的响应特性。本文针对不采用储能装置的情况下,风电机组功率平稳输出控制研究,建立了平稳输出控制目标的数学模型,采用自抗扰控制策略,以转速与转矩为控制输出,提出了功率平稳输出控制策略,分析了在波动风速下控制效果,并对控制策略进行了能耗分析,进一步优化控制率。采用变量泵/马达—液压蓄能器为储能系统,对风电机组功率平稳输出问题进行研究。分析了储能装置的能量储放特性,以系统传输功率为控制输出,结合液压型风电机组并网之后的系统固有特点,依据系统状态空间模型,提出了反馈线性化控制策略,分析了阶跃风速与随机风速下控制律的控制效果,实现风电机组功率输出的稳定性。最后,通过燕山大学30 kVA储能式液压型风力发电实验平台,针对阶跃风速和随机风速在使用储能装置情况下,验证了储能子系统对功率平稳输出的有效性。