海上風電與儲能系統(tǒng)的魯棒最優(yōu)控制.pdf

1、現(xiàn)代社會的發(fā)展使得能源、資源與環(huán)境的矛盾越來越嚴重。隨著化石能源的日漸枯竭，發(fā)展新的綠色能源已經(jīng)迫在眉睫。風力發(fā)電因其清潔、無污染、可再生，量大面廣等優(yōu)點成為各國爭相開發(fā)的新能源。然而由于風電不穩(wěn)定與隨機性，大規(guī)模并網(wǎng)風電會對電能質(zhì)量和電網(wǎng)的安全性帶來挑戰(zhàn)，因此發(fā)展儲能技術(shù)對風電有重要意義。在眾多新型儲能技術(shù)中，氫能以其獨特的性質(zhì)成為儲能領(lǐng)域的新星。氫氣不含碳，燃燒后不會產(chǎn)生溫室氣體，成為被廣泛關(guān)注的新型能源。發(fā)展風氫互補系統(tǒng)是最值得期

2、待的未來能源形式之一。在對控制理論的研究中，魯棒控制是近年來取得較大發(fā)展的控制方法。針對風電和儲能聯(lián)合系統(tǒng)中存在的不確定性和干擾，應(yīng)用魯棒H∞控制變槳距系統(tǒng)可以很好地抑制風對海上風電系統(tǒng)的動態(tài)載荷的干擾。在對氫燃料電池的空氣供應(yīng)系統(tǒng)中，對壓力的控制是中心問題之一。針對建模過程中忽略的高頻因素和系統(tǒng)在運行中受到的干擾，應(yīng)用魯棒H∞混合靈敏度控制可以將壓力穩(wěn)定在理想值上。
　　本文以實現(xiàn)風-氫耦合發(fā)電系統(tǒng)為研究對象。應(yīng)用變速恒頻技術(shù)使

3、海上風力發(fā)電機在較大風速范圍內(nèi)的風能轉(zhuǎn)化效率達到最優(yōu)。根據(jù)海上風機受載荷波動影響大的特點，運用H∞控制對系統(tǒng)受到的擾動具有魯棒性，設(shè)計了H∞狀態(tài)反饋變槳距控制器，減少了風機承受的載荷，降低了風機的機械零部件如塔架、槳葉和傳動軸的疲勞度，從而延長機組的使用壽命。最后，為解決棄風限電，提高風能的利用效率，將風場多余的風能資源通過電解水制成氫氣，儲存在質(zhì)子交換膜氫燃料電池中。提高燃料電池效率的關(guān)鍵在于控制空氣供應(yīng)管道的壓力穩(wěn)定，從而使陰極的氧