风电氢能系统的储能容量配置多目标优化研究

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风力发电已经成为发展最快的可再生发电能源之一,但受易变的自然条件影响,其输出的有功功率具有不确定性、间歇性及随机特性,在面对非并网以及并网系统时都不能很好地满足电力要求:直接与用户相连接的风电场不能较好匹配用户负荷,大量风电因并网困难而被迫放弃。在系统中装备储能设备来减小风电场输出功率波动,起到“削峰填谷”作用,让系统输出的功率在一段时间内相对稳定,以此提高风电质量。氢作为一种地球上分布最广、储量最多的元素,具有能量密度大、热值高等优点,是一种绿色能源;超级电容器也是最近储能应用热点,功率密度可观,且环保可靠。针对不同储能的特点,选择以电解槽、储氢罐、燃氢燃气轮机为主体的储氢系统和超级电容器的储能方式对风电系统的功率波动进行平抑。本文通过对储能元件的特性分析,建立了各储能系统模型,并构建了非并网风电-储氢系统以及并网风电-混合储能系统的结构模型,提出在非并网及并网情况下对风电及储能系统的控制协调策略,建立目标函数并利用NSGA-II算法对两种情况下储能容量进行优化配置。储氢系统的“削峰填谷”优势对系统整体起到了很好的平抑效果,让风电输出功率保持在要求范围内。得到的优化结果可有效满足对成本和电能质量的要求,同时为今后的风电系统储能容量配置提供一定的理论基础和指导方案。
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