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

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

2、開發(fā)利用將成為風電和光伏高效運行的優(yōu)選方案之一。
　　本文在深入分析了考慮棄風、棄光及風光功率波動的風光氫綜合能源系統(tǒng)容量優(yōu)化配置的基礎上，采用仿真與物理實驗驗證方式，對風光氫綜合能源系統(tǒng)模型構建與協(xié)調控制策略及在線能量調控策略進行了深入研究。本文的創(chuàng)新性研究內容包括:
　　(1)定量分析了基于HOMER軟件平臺的棄風、棄光耦合制氫與燃料電池車系統(tǒng)的容量優(yōu)化配置。在計算了吉林省某風場和某光伏站棄風、棄光功率的基礎上，結合不同

3、燃料電池車負荷場景，基于HOMER軟件平臺，定量分析了成本最優(yōu)對應的制氫容量和棄風、棄光利用率。利用Matlab軟件，進一步分析了污染物減排效益和系統(tǒng)凈利潤?？紤]技術和市場進步，定量預測了未來棄風、棄光耦合制氫與燃料電池車系統(tǒng)的技術經(jīng)濟性和容量優(yōu)化配置。
　　(2)提出了基于改進化學反應優(yōu)化算法的，考慮風、光功率波動的風光氫綜合能源系統(tǒng)容量優(yōu)化配置方法。結合化學反應優(yōu)化算法全局尋優(yōu)能力強，粒子群算法收斂速度快的特點，提出了改進的化

4、學反應優(yōu)化算法。以利潤最大化為目標函數(shù)，以風、光波動功率、電解槽容量和燃料電池容量為約束條件，建立了容量優(yōu)化配置模型，獲得了經(jīng)濟性最優(yōu)的制氫容量、燃料電池容量及對應的風、光功率平抑效果。
　　(3)建立了直驅永磁同步風電機組、并網(wǎng)光伏陣列、堿式電解水制氫及質子交換膜燃料電池并網(wǎng)系統(tǒng)PSCDA/EMTDC自定義模型，并通過物理實驗驗證了模型的有效性。
　　(4)構建了基于氫儲能的主動型直驅永磁同步風電機組和并網(wǎng)光伏陣列結構，并

5、提出了系統(tǒng)協(xié)調控制策略。將電解槽、燃料電池及電池組并入直驅永磁同步風電機組的全功率變流器直流側，利用所提的系統(tǒng)協(xié)調控制策略，實現(xiàn)直驅永磁同步風電機組的上網(wǎng)功率可控，即主動型;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，應用超級電容器來緩解電解槽和燃料電池慢動態(tài)響應問題，通過所提的協(xié)調控制策略，實現(xiàn)光伏陣列綠色、友好、主動并網(wǎng)。
　　(5)搭建了典型風光氫綜合能源系統(tǒng)實驗平臺，提出了系統(tǒng)在線能量調控策略，并通過數(shù)字