風(fēng)光氫綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化配置與協(xié)調(diào)控制策略研究.pdf

1、隨著環(huán)境壓力的逐年劇增，風(fēng)電和光伏已成為了當(dāng)前新能源的主要開發(fā)和利用形式。由于風(fēng)、光資源具有先天的隨機(jī)性、波動(dòng)性及不確定性等特點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響不容忽視。其中，風(fēng)電和光伏高比例滲透電網(wǎng)所帶來(lái)的問題尤為突顯。近年來(lái)，風(fēng)電和光伏裝機(jī)容量與日俱增，與此同時(shí)，棄風(fēng)和棄光比例居高不下。此外，氫儲(chǔ)能作為一種新興電力系統(tǒng)儲(chǔ)能方式，相比傳統(tǒng)儲(chǔ)能，具有清潔綠色、能量密度高、儲(chǔ)存容量大、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、便于儲(chǔ)存和傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。因此，耦合氫儲(chǔ)能綜合

2、開發(fā)利用將成為風(fēng)電和光伏高效運(yùn)行的優(yōu)選方案之一。
　　本文在深入分析了考慮棄風(fēng)、棄光及風(fēng)光功率波動(dòng)的風(fēng)光氫綜合能源系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化配置的基礎(chǔ)上，采用仿真與物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方式，對(duì)風(fēng)光氫綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建與協(xié)調(diào)控制策略及在線能量調(diào)控策略進(jìn)行了深入研究。本文的創(chuàng)新性研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)定量分析了基于HOMER軟件平臺(tái)的棄風(fēng)、棄光耦合制氫與燃料電池車系統(tǒng)的容量?jī)?yōu)化配置。在計(jì)算了吉林省某風(fēng)場(chǎng)和某光伏站棄風(fēng)、棄光功率的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同

3、燃料電池車負(fù)荷場(chǎng)景，基于HOMER軟件平臺(tái)，定量分析了成本最優(yōu)對(duì)應(yīng)的制氫容量和棄風(fēng)、棄光利用率。利用Matlab軟件，進(jìn)一步分析了污染物減排效益和系統(tǒng)凈利潤(rùn)。考慮技術(shù)和市場(chǎng)進(jìn)步，定量預(yù)測(cè)了未來(lái)?xiàng)夛L(fēng)、棄光耦合制氫與燃料電池車系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和容量?jī)?yōu)化配置。
　　(2)提出了基于改進(jìn)化學(xué)反應(yīng)優(yōu)化算法的，考慮風(fēng)、光功率波動(dòng)的風(fēng)光氫綜合能源系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化配置方法。結(jié)合化學(xué)反應(yīng)優(yōu)化算法全局尋優(yōu)能力強(qiáng)，粒子群算法收斂速度快的特點(diǎn)，提出了改進(jìn)的化

4、學(xué)反應(yīng)優(yōu)化算法。以利潤(rùn)最大化為目標(biāo)函數(shù)，以風(fēng)、光波動(dòng)功率、電解槽容量和燃料電池容量為約束條件，建立了容量?jī)?yōu)化配置模型，獲得了經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的制氫容量、燃料電池容量及對(duì)應(yīng)的風(fēng)、光功率平抑效果。
　　(3)建立了直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組、并網(wǎng)光伏陣列、堿式電解水制氫及質(zhì)子交換膜燃料電池并網(wǎng)系統(tǒng)PSCDA/EMTDC自定義模型，并通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的有效性。
　　(4)構(gòu)建了基于氫儲(chǔ)能的主動(dòng)型直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組和并網(wǎng)光伏陣列結(jié)構(gòu)，并

5、提出了系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略。將電解槽、燃料電池及電池組并入直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組的全功率變流器直流側(cè)，利用所提的系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略，實(shí)現(xiàn)直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組的上網(wǎng)功率可控，即主動(dòng)型;將電解槽和燃料電池作為能量緩沖接入并網(wǎng)光伏陣列逆變器的直流側(cè)，應(yīng)用超級(jí)電容器來(lái)緩解電解槽和燃料電池慢動(dòng)態(tài)響應(yīng)問題，通過(guò)所提的協(xié)調(diào)控制策略，實(shí)現(xiàn)光伏陣列綠色、友好、主動(dòng)并網(wǎng)。
　　(5)搭建了典型風(fēng)光氫綜合能源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提出了系統(tǒng)在線能量調(diào)控策略，并通過(guò)數(shù)字