风-氢互补系统混合储能容量配置的经济性优化研究

发布时间：2020-09-15 12:30

　　风力发电装机容量在近年来一直快速增长,2018年我国风电机组总装机容量稳居世界第一。但风电易受自然条件影响,具有随机性、间歇性和波动性等的特点,不利于大规模并网;此外,风电机组具备“逆负荷”特性,在电力负荷低谷的夜间往往因风速较高具有更大的输出功率,因而可能会造成大量弃风。为解决风电机组输出功率的不稳定性、减少弃风,目前的研究方案通过在风电场系统中安装储能设备,由储能装置对风电场的输出功率进行削峰填谷,从而减小系统功率波动,并消纳弃风,提高风电场整体的经济性。氢气作为新能源储能介质,拥有清洁环保,便于储存运输,能量密度高等诸多优点,风-氢互补发电系统作为近年来出现的一种新型复合式新能源发电模式,通过选择制氢系统作为风电系统的储能单元,以燃氢发电单元作为风电机组输出功率的补充,可以有效平抑风电功率的波动。本文通过分析储能元件特性,选择电解槽、储氢罐、氢氧燃料电池、超级电容构成的储能系统;提出基于变分模态分解算法的风电场功率分配方法,建立孤岛运行和并网运行两种模式下的能量控制策略;并在MATLAB/Simulink平台建立各储能单元模型,通过仿真验证该混合储能系统控制策略对风电场输出功率的平抑效果。为实现风-氢互补系统容量配置的经济性优化,提出评价风电场运行经济性的具体指标,建立孤岛模式和并网模式下的风-氢互补系统容量优化目标函数,基于改进多目标粒子群算法对两种运行模式下的风氢系统容量配置进行优化。以达坂城等地风电场数据为基础进行算例分析,验证该配置方案的有效性。同时对风氢互补发电方案经济效益进行统计,基于算例对风氢互补发电系统的IRR内部收益率指标进行了初步估算,计算结果表明,该配置方案下的风氢互补发电方案可以取得的内部收益率高于基准收益率。
【学位单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM614
【部分图文】：

电解槽结构,碱性电解,能量转化率,新疆大学

新疆大学硕士学位论文。式有通过燃氢燃气轮机带动发电机、氢氧燃目前的研究很少，暂无可靠的实验数据，目能及结构改进进行了改进，但离工程应用还用于化工厂，其功率较小，能量转化率低，的能量转化效率，是目前唯一可行的方案。解槽建模电解槽作为制氢单元，碱性电解槽主要由直解液组成，其结构如图 2-4 所示。

力曲线,风电,风电场,互补系统

图 3-1 风电场弃风电力曲线能的合理有效利用，同时兼顾风电输出质量与风氢发电整体建造运行成本最低。风氢互补系统的容量配置方案需，上述目标的实现需要对风氢互补系统整体配置方案统筹风电制氢储能系统作为风电场容量型储能单元不受电池技能系统考虑更多的是制氢单元功率限制与储氢单元的容量实际运行时风电场多处于地广人稀的偏远地区，这些地区互补系统运行模式有着离网运行的客观需求，在进行系统模型运行的风氢互补系统容量配置方案进行优化。氢能互补发电系统，风氢互补发电系统的运行伴随着弃风对风氢互补系统的运行目标进行量化，将系统的弃风风能容量配置考量的指标之一，另外，在系统连接负载或电网统出力不足的缺电现象，本文同样对其进行量化计算，从

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