怎么完成風(fēng)電-制氫-充電機(jī)充電燃料蓄電池-超級電容器混合體系操控？
2017-10-31 9:48:21??????點(diǎn)擊：
風(fēng)能的動(dòng)搖性及間歇性致使傳統(tǒng)風(fēng)力機(jī)出力不可控,即出力曲線與負(fù)荷調(diào)度曲線不一致。
本文結(jié)構(gòu)了一種風(fēng)電/制氫/充電機(jī)充電燃料蓄電池/超級電容器耦合于直流母線的結(jié)構(gòu)。針對風(fēng)電/制氫/充電機(jī)充電燃料蓄電池/超級電容器混合體系10種運(yùn)轉(zhuǎn)方法,提出了一種能量辦理戰(zhàn)略,確保在各個(gè)操控單元的效果下,能量和諧活動(dòng)于混合體系各子單元之間。
此能量辦理戰(zhàn)略不只使混合體系出力可控,并且進(jìn)步了風(fēng)能利用率,平抑了直流母線電壓動(dòng)搖,滑潤了上網(wǎng)功率。PSCAD/EMTDC仿真成果驗(yàn)證了風(fēng)電/制氫/充電機(jī)充電燃料蓄電池/超級電容器混合體系操控戰(zhàn)略的有效性。
在國家大力倡議展開可繼續(xù)純綠色動(dòng)力的布景下，作為新動(dòng)力發(fā)電方法之一的風(fēng)力發(fā)電已成為國內(nèi)外學(xué)者研討的熱門。風(fēng)動(dòng)力的雄厚性及清潔型使其未來替代儲量有限、危害生態(tài)環(huán)境的傳統(tǒng)化石動(dòng)力成為大勢所趨。
但風(fēng)能的動(dòng)搖性、空隙性導(dǎo)致其發(fā)電不可控，上網(wǎng)功率動(dòng)搖大，直流母線電壓不平穩(wěn)，嚴(yán)重影響了風(fēng)能浸透率及混合體系電能質(zhì)量，與儲能單元和諧合作是處理上述問題的手段之一。
比較于傳統(tǒng)儲能設(shè)備，氫動(dòng)力具有儲量豐厚、清潔、能量密度高、便于貯存及運(yùn)送等長處，將電解槽與充電機(jī)充電燃料蓄電池作為長時(shí)間儲能單元符合國家展開純綠色動(dòng)力理念。
比較于充電機(jī)充電蓄電池，超級電容器具有功率密度高、充放電速度快、壽命長及本錢低一級長處，選用超級電容器作為時(shí)間短能量貯存單元具有較強(qiáng)的魯棒性及經(jīng)濟(jì)性。本文所選用的混合體系具有可控、滿意調(diào)度計(jì)劃的特性，是未來電力體系的大力展開方向。
現(xiàn)在針對風(fēng)氫混合體系能量辦理的研討國外學(xué)者已進(jìn)行了開始討論，國內(nèi)學(xué)者對此也有所觸及。文獻(xiàn)[4]對世界優(yōu)勢氫耦合展開和相關(guān)效果進(jìn)行了剖析與總結(jié)，介紹了風(fēng)氫耦合的結(jié)構(gòu)與特色。針對我國動(dòng)力戰(zhàn)略及展開趨勢提出了相關(guān)主張，猜測了風(fēng)氫耦合發(fā)電技能在我國未來展開趨勢。
文獻(xiàn)[5]選用永磁風(fēng)力機(jī)、充電機(jī)充電蓄電池、電解槽經(jīng)過DC-DC銜接于直流母線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，依據(jù)風(fēng)能狀況和充電機(jī)充電蓄電池荷電狀態(tài)分為高操控等級和監(jiān)測操控等級，并別離制定了符合兩種狀況下的操控戰(zhàn)略。
文獻(xiàn)[6]結(jié)構(gòu)了風(fēng)力機(jī)（機(jī)側(cè)選用不控整流）與電解槽耦合于直流母線的經(jīng)濟(jì)性結(jié)構(gòu)。提出了一種確保電解槽實(shí)時(shí)優(yōu)運(yùn)轉(zhuǎn)的操控戰(zhàn)略，即風(fēng)能過剩時(shí)，電網(wǎng)消納剩下功率，風(fēng)能缺乏時(shí)，電網(wǎng)彌補(bǔ)功率缺額。
文獻(xiàn)[7]處理了電解槽和充電機(jī)充電燃料蓄電池呼應(yīng)推遲的問題，并針對混合體系孤島6種運(yùn)轉(zhuǎn)方法提出了能量辦理戰(zhàn)略，完成了上網(wǎng)功率滑潤，直流母線電壓安穩(wěn)。
文獻(xiàn)[8]經(jīng)過風(fēng)氫耦合體系網(wǎng)側(cè)變流器的不同操控方法，別離完成了以風(fēng)力機(jī)優(yōu)運(yùn)轉(zhuǎn)、以氫出產(chǎn)速率為優(yōu)及以氫出產(chǎn)潔凈為操控目標(biāo)的三種運(yùn)轉(zhuǎn)工況。
文獻(xiàn)[9]樹立了風(fēng)力機(jī)、超級電容器、充電機(jī)充電燃料蓄電池、電解槽、儲氫罐模以及壓縮機(jī)的數(shù)學(xué)模型，提出了體系安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)、電能質(zhì)量優(yōu)秀且氫產(chǎn)率較高的操控戰(zhàn)略。
文獻(xiàn)[10]將風(fēng)功率猜測曲線和負(fù)荷調(diào)度曲線二者進(jìn)行了容量匹配，并以充電機(jī)充電燃料蓄電池巨細(xì)功率、儲氫罐壓力大值為約束條件，針對混合體系的8種運(yùn)轉(zhuǎn)方法提出了能量辦理戰(zhàn)略。
本文主要展開如下作業(yè)：
1）模型搭建。在PSCAD/EMTDC仿真軟件中樹立永磁同步風(fēng)力直驅(qū)發(fā)電機(jī)組（Permanent Magnet Synchronous Generator，PMSG）、電解槽（Electrolyzer，EL）、充電機(jī)充電燃料蓄電池（Fuel Cell，F(xiàn)C）及超級電容器（Supercapacitors，SC）數(shù)學(xué)模型，結(jié)構(gòu)混合體系（Hybrid System，HSY）結(jié)構(gòu)。
2）提出 HSY 能量辦理戰(zhàn)略。針對HSY的10種運(yùn)轉(zhuǎn)方法提出一種能量辦理戰(zhàn)略，確保在各操控單元效果下出力可控、直流母線電壓平穩(wěn)、電能質(zhì)量優(yōu)秀、風(fēng)能浸透率進(jìn)步、上網(wǎng)功率滑潤、HSY各子模塊運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠。
3）仿真驗(yàn)證。依據(jù)仿真成果驗(yàn)證風(fēng)電/制氫/充電機(jī)充電燃料蓄電池/超級電容器混合體系操控戰(zhàn)略的有效性。
圖1 風(fēng)電/制氫/充電機(jī)充電燃料蓄電池/超級電容器混合體系結(jié)構(gòu)
結(jié)論
本文結(jié)構(gòu)了PMSG單元、EL單元、FC單元及SC單元耦合于直流母線的結(jié)構(gòu)，針對HSY的10種運(yùn)轉(zhuǎn)方法，提出了符合的能量辦理戰(zhàn)略，并經(jīng)過PSCAD/EMTDC中的仿真成果得出了以下結(jié)論：
1）本文提出的能量辦理戰(zhàn)略能夠完成HSY 出力可控，上網(wǎng)功率滑潤，且直流母線電壓安穩(wěn)。
2）HSY中經(jīng)過PMSG單元、EL單元、FC單元及SC單元的和諧合作，確保了EL與FC運(yùn)轉(zhuǎn)于大與小功率之間，完成了SC的SOC處于正常規(guī)模之內(nèi)。
3）比較于風(fēng)機(jī)獨(dú)自并網(wǎng)，HSY在能量辦理戰(zhàn)略下進(jìn)步了風(fēng)能利用率。
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