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风光氢储能孤岛微电网系统能量管理研究

风光氢储能孤岛微电网系统能量管理研究

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作者：邱智歆重庆交通大学

学位级别：硕士

环境污染和化石燃料减少等全球性问题日益严重,可再生能源的整合被认为是应对这些挑战的有前途的解决方案,由于风、光资源具有先天的随机性、波动性及不确定性等特点,对微电网系统稳定运行影响不容忽视。与传统电力系统相比,孤岛微电网... 详细信息

环境污染和化石燃料减少等全球性问题日益严重,可再生能源的整合被认为是应对这些挑战的有前途的解决方案,由于风、光资源具有先天的随机性、波动性及不确定性等特点,对微电网系统稳定运行影响不容忽视。与传统电力系统相比,孤岛微电网更加分散、灵活,能够更好地满足特定区域的需求,特别是对于偏远地区和海上岛屿,具有更高的独立性和经济性。此外,氢气作为一种清洁能源,具有高能量密度、长储存寿命、可远程运输和多领域应用等优势,因此,耦合制氢设备及氢储能综合开发利用将成为风电和光伏高效运行的优选方案之一。为了有效应对可再生能源的波动性和不确定性,最大化能源利用率,降低对传统电网的依赖,提高系统的可靠性和鲁棒性以及促进能源的可持续发展。本文提出了一种风光氢储能孤岛微电网系统能量管理策略。研究取得的主要成果如下:(1)建立一种考虑全生命周期经济优化的风光离网制氢系统容量优化配置模型。将粒子群算法用于求解容量分配问题,并设计合理的调度策略。以利润最大化为目标函数,以电解槽、储能电池和储氢设备容量为约束条件,并考虑储能系统充放电功率约束,建立风光与储能混合系统的容量优化配置模型,获得经济性最优的制氢容量。同时,本文建立的模型可以评估不同电解槽的经济性,通过不同类型的收入组合进行直观的数据分析。当风资源确定、电解槽单位成本和系统运行寿命等参数保持不变时,研究风机功率、配置结果以及系统总收入之间的关系。(2)通过建立风光氢储能微电网各系统仿真模型,分析孤岛微电网中风力发电机、光伏发电机、碱式电解槽制氢装置的外部电气特性。并在此基础上提出一种合理的控制策略。通过仿真实验,验证仿真模型的正确性,为动态分析风光氢储能协调控制及能量调控策略的研究奠定了模型基础。(3)在容量优化配置和设备选型的基础上,分别构建直流母线和交流母线风光氢孤岛微电网的综合仿真模型。基于制氢设备工作特性,提出了合理的运行控制策略,该控制策略不仅考虑了电解槽状态对储能系统运行的影响,而且为储能系统制定了合理的充放电策略。通过设置不同工况进行仿真实验分析,验证系统整体运行的稳定性以及功率平衡,合理有效实现了绿色、友好,可控优化运行。

关键词：孤岛微电网容量优化配置风光发电制氢系统综合仿真模型能量管理策略

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