近年来,并网风电受风电场发电量过剩和电网荷载能力较差等因素的影响,弃风限电率大幅提升,离网风电及相关系统应用的发展规模不断增大。离网风电系统由于供需不匹配、不同步,必须配备储能装置。目前常用的储能装置为蓄电池,但蓄电池成本高、寿命短和污染大等问题阻碍了离网风电系统的进一步发展。为解决离网风电的储能问题,本文提出了分布式离网风力发电制冰蓄冷系统,用冰蓄冷取代部分蓄电池存储风电。本文以实现风-电-冷的高效平稳转化为核心,展开了以下工作:(1)通过建立风-电-冷能量传递理论模型和系统性能评价指标,分析系统部件间的能量匹配耦合关系和能量传递规律,给出影响系统整体效率的关键参数主要是风电转化效率和蓄电池充放电损失量。(2)在稳态和非稳态风况下开展系统直驱和浮充两种运行模式的对比实验,发现系统能量传递规律,获得风速与系统最佳运行模式间的对应关系。当稳态平均风速达到5m/s时,风电输出功率达到变频压缩机运行功率上限,蓄电池实现充放电平衡,两种运行模式下系统制冷效率(COP)相近且达到峰值,约为0.31。在非稳态风况下,直驱模式无法实现稳定运行,浮充模式对蓄电池的依赖性较强,系统COP分别为0.063和0.17。(3)提出了一种基于系统阻抗变化的变步长最大功率点跟踪(MPPT)爬山搜索算法(HCS),通过软件编译与电路设计实现控制器的制作,结果表明优化后的MPPT算法将系统平均风电转化效率由23%提高至29%。(4)基于风速大小、风速稳定性和蓄电池端电压等多边界条件对系统风-电-冷转化的影响规律,提出了一种系统运行模式切换控制,根据实时风况选择系统最佳运行模式。在平均风速同为4.9m/s的工况下,直驱模式下系统压缩机频繁停机且启动电能消耗较大,COP仅为0.074,浮充模式下蓄电池端电压钳位作用明显,充放电损失较大,系统COP为0.187。采用了模式切换控制的系统,在保证压缩机稳定运行的前提下,最大程度地降低了蓄电池对系统能量传递的限制作用,直驱模式运行累计时长占总时长的46.9%,系统COP为0.229,比直驱模式高出209.46%,比浮充模式高出22.46%,实现了风-电-冷的稳定高效转化。同时,系统只需要小容量蓄电池即可实现全天候运行。