怎么完成風(fēng)電-制氫-充電機充電燃料蓄電池-超級電容器混合體系操控？
2017-10-31 9:48:21??????點擊：
風(fēng)能的動搖性及間歇性致使傳統(tǒng)風(fēng)力機出力不可控,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/充電機充電燃料蓄電池/超級電容器混合體系10種運轉(zhuǎn)方法,提出了一種能量辦理戰(zhàn)略,確保在各個操控單元的效果下,能量和諧活動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,并且進步了風(fēng)能利用率,平抑了直流母線電壓動搖,滑潤了上網(wǎng)功率。PSCAD/EMTDC仿真成果驗證了風(fēng)電/制氫/充電機充電燃料蓄電池/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)純綠色動力的布景下，作為新動力發(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)化石動力成為大勢所趨。
但風(fēng)能的動搖性、空隙性導(dǎo)致其發(fā)電不可控，上網(wǎng)功率動搖大，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，氫動力具有儲量豐厚、清潔、能量密度高、便于貯存及運送等長處，將電解槽與充電機充電燃料蓄電池作為長時間儲能單元符合國家展開純綠色動力理念。
比較于充電機充電蓄電池，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間短能量貯存單元具有較強的魯棒性及經(jīng)濟性。本文所選用的混合體系具有可控、滿意調(diào)度計劃的特性，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)者已進行了開始討論，國內(nèi)學(xué)者對此也有所觸及。文獻[4]對世界優(yōu)勢氫耦合展開和相關(guān)效果進行了剖析與總結(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[5]選用永磁風(fēng)力機、充電機充電蓄電池、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[6]結(jié)構(gòu)了風(fēng)力機（機側(cè)選用不控整流）與電解槽耦合于直流母線的經(jīng)濟性結(jié)構(gòu)。提出了一種確保電解槽實時優(yōu)運轉(zhuǎn)的操控戰(zhàn)略，即風(fēng)能過剩時，電網(wǎng)消納剩下功率，風(fēng)能缺乏時，電網(wǎng)彌補功率缺額。
文獻[7]處理了電解槽和充電機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[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)力機優(yōu)運轉(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)的三種運轉(zhuǎn)工況。
文獻[9]樹立了風(fēng)力機、超級電容器、充電機充電燃料蓄電池、電解槽、儲氫罐模以及壓縮機的數(shù)學(xué)模型，提出了體系安全可靠運轉(zhuǎn)、電能質(zhì)量優(yōu)秀且氫產(chǎn)率較高的操控戰(zhàn)略。
文獻[10]將風(fēng)功率猜測曲線和負(fù)荷調(diào)度曲線二者進行了容量匹配，并以充電機充電燃料蓄電池巨細功率、儲氫罐壓力大值為約束條件，針對混合體系的8種運轉(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)電機組（Permanent Magnet Synchronous Generator，PMSG）、電解槽（Electrolyzer，EL）、充電機充電燃料蓄電池（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)能浸透率進步、上網(wǎng)功率滑潤、HSY各子模塊運轉(zhuǎn)安全可靠。
3）仿真驗證。依據(jù)仿真成果驗證風(fēng)電/制氫/充電機充電燃料蓄電池/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)機獨自并網(wǎng)，HSY在能量辦理戰(zhàn)略下進步了風(fēng)能利用率。
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