怎么完成风电-制氢-充电机充电燃料蓄电池-超级电容器混合体系操控？
2017-10-31 9:48:21 点击：
风能的动摇性及间歇性致使传统风力机出力不可控,即出力曲线与负荷调度曲线不一致。
本文结构了一种风电/制氢/充电机充电燃料蓄电池/超级电容器耦合于直流母线的结构。针对风电/制氢/充电机充电燃料蓄电池/超级电容器混合体系10种运转方法,提出了一种能量办理战略,确保在各个操控单元的效果下,能量和谐活动于混合体系各子单元之间。
此能量办理战略不只使混合体系出力可控,并且进步了风能利用率,平抑了直流母线电压动摇,滑润了上网功率。PSCAD/EMTDC仿真成果验证了风电/制氢/充电机充电燃料蓄电池/超级电容器混合体系操控战略的有效性。
在国家大力倡议展开可继续纯绿色动力的布景下，作为新动力发电方法之一的风力发电已成为国内外学者研讨的热门。风动力的雄厚性及清洁型使其未来替代储量有限、危害生态环境的传统化石动力成为大势所趋。
但风能的动摇性、空隙性导致其发电不可控，上网功率动摇大，直流母线电压不平稳，严重影响了风能浸透率及混合体系电能质量，与储能单元和谐合作是处理上述问题的手段之一。
比较于传统储能设备，氢动力具有储量丰厚、清洁、能量密度高、便于贮存及运送等长处，将电解槽与充电机充电燃料蓄电池作为长时间储能单元符合国家展开纯绿色动力理念。
比较于充电机充电蓄电池，超级电容器具有功率密度高、充放电速度快、寿命长及本钱低一级长处，选用超级电容器作为时间短能量贮存单元具有较强的鲁棒性及经济性。本文所选用的混合体系具有可控、满意调度计划的特性，是未来电力体系的大力展开方向。
现在针对风氢混合体系能量办理的研讨国外学者已进行了开始讨论，国内学者对此也有所触及。文献[4]对世界优势氢耦合展开和相关效果进行了剖析与总结，介绍了风氢耦合的结构与特色。针对我国动力战略及展开趋势提出了相关主张，猜测了风氢耦合发电技能在我国未来展开趋势。
文献[5]选用永磁风力机、充电机充电蓄电池、电解槽经过DC-DC衔接于直流母线的拓扑结构，依据风能状况和充电机充电蓄电池荷电状态分为高操控等级和监测操控等级，并别离制定了符合两种状况下的操控战略。
文献[6]结构了风力机（机侧选用不控整流）与电解槽耦合于直流母线的经济性结构。提出了一种确保电解槽实时优运转的操控战略，即风能过剩时，电网消纳剩下功率，风能缺乏时，电网弥补功率缺额。
文献[7]处理了电解槽和充电机充电燃料蓄电池呼应推迟的问题，并针对混合体系孤岛6种运转方法提出了能量办理战略，完成了上网功率滑润，直流母线电压安稳。
文献[8]经过风氢耦合体系网侧变流器的不同操控方法，别离完成了以风力机优运转、以氢出产速率为优及以氢出产洁净为操控目标的三种运转工况。
文献[9]树立了风力机、超级电容器、充电机充电燃料蓄电池、电解槽、储氢罐模以及压缩机的数学模型，提出了体系安全可靠运转、电能质量优秀且氢产率较高的操控战略。
文献[10]将风功率猜测曲线和负荷调度曲线二者进行了容量匹配，并以充电机充电燃料蓄电池巨细功率、储氢罐压力大值为约束条件，针对混合体系的8种运转方法提出了能量办理战略。
本文主要展开如下作业：
1）模型搭建。在PSCAD/EMTDC仿真软件中树立永磁同步风力直驱发电机组（Permanent Magnet Synchronous Generator，PMSG）、电解槽（Electrolyzer，EL）、充电机充电燃料蓄电池（Fuel Cell，FC）及超级电容器（Supercapacitors，SC）数学模型，结构混合体系（Hybrid System，HSY）结构。
2）提出 HSY 能量办理战略。针对HSY的10种运转方法提出一种能量办理战略，确保在各操控单元效果下出力可控、直流母线电压平稳、电能质量优秀、风能浸透率进步、上网功率滑润、HSY各子模块运转安全可靠。
3）仿真验证。依据仿真成果验证风电/制氢/充电机充电燃料蓄电池/超级电容器混合体系操控战略的有效性。
图1 风电/制氢/充电机充电燃料蓄电池/超级电容器混合体系结构
结论
本文结构了PMSG单元、EL单元、FC单元及SC单元耦合于直流母线的结构，针对HSY的10种运转方法，提出了符合的能量办理战略，并经过PSCAD/EMTDC中的仿真成果得出了以下结论：
1）本文提出的能量办理战略能够完成HSY 出力可控，上网功率滑润，且直流母线电压安稳。
2）HSY中经过PMSG单元、EL单元、FC单元及SC单元的和谐合作，确保了EL与FC运转于大与小功率之间，完成了SC的SOC处于正常规模之内。
3）比较于风机独自并网，HSY在能量办理战略下进步了风能利用率。
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