风力发电具有间歇性、随机性和波动性,风电的大规模并网会严重威胁到电网的调度及电网的稳定性。为了提高风电场输出电能质量、抑制功率波动,减缓电网对风电的接纳限制,可采用储能装置抑制风电场输出功率波动。充分利用飞轮储能响应速度快、转换效率高、维护简单、使用寿命长、对环境无污染等优点。本文研究基于飞轮储能装置的风电场输出功率平滑控制策略,风电场10kWh飞轮储能装置变流器的控制策略是研究的重点。主要工作如下:(1)研究飞轮储能的技术特点、工作原理及其装置结构;飞轮储能装置选用永磁同步电机作为飞轮电机,采用矢量控制技术作为飞轮电机的控制方法,构建飞轮储能装置的数学模型。(2)针对飞轮储能控制中外界扰动过大、电机内部参数发生变化的问题,在飞轮储能装置电机侧变流器控制系统中,设计了基于滑模控制的飞轮电机电流调节器,用以替代PID控制器。滑模调节器以飞轮储能装置的参考功率和飞轮电机的实际转速作为输入、将积分项和时变项引入到常规滑模面、根据指数趋近律设计控制律,这些设计使该飞轮储能装置的控制系统具有更好地鲁棒性、更佳的抗扰能力和动态响应性能。(3)针对飞轮储能存在的容量小、功率较低的主要缺点,在储能系统中加入蓄电池装置,用以配合飞轮储能装置进行储能。提出了基于飞轮-蓄电池联合储能的风电功率平滑控制策略。采用低通滤波的方法来确定飞轮储能装置和蓄电池的功率分配参考值,并设计模糊控制器对蓄电池和飞轮储能装置的参考功率进行实时修正,更加充分的发挥飞轮储能响应速度快和循环使用寿命长特点。在Matlab/Simulink的仿真环境下搭建模型,仿真结果表明:本文所设计的基于滑模控制的飞轮电机电流调节器,具有更佳的动态响应能力和抗扰性,使飞轮电机的转速波动减小,同时使风电场功率平滑效果更好,证明了所设计方法的有效性。提出的基于飞轮-蓄电池联合储能的风电功率平滑控制策略既能够对频率高、且幅值小的功率波动起到平抑作用,又能够对频率低、但幅值大的功率波动起到平抑作用,使风电场输出的功率平滑效果有了大幅提升,证明了本文所提出的控制策略的正确性。