考虑氢储的风光氢综合能源系统多时间尺度随机生产模拟

风光发电出力的不确定性和电力存储困难制约着新能源的发展.氢能作为一种优质二次能源,具有绿色无污染和能量密度大的优点.为应对新能源出力的波动性与随机性,提出一种考虑氢储的风光氢综合能源系统多时间尺度随机生产模拟方法.首先,考虑在氢储系统模型中加入热能回收环节,构建包含电热氢多元储能的风光氢综合能源系统模型;其次,对风光氢综合能源系统进行多时间尺度随机生产模拟,通过中长期生产模拟得到系统检修安排与氢储季节分配方案,并将中长期模拟结果作为边界进行短期生产模拟,实现电氢热多元储能相互配合平抑风光随机波动性.最后,利用IEEE-RTS79节点算例验证所提方法能够提高系统运行的可靠性、灵活性、低碳性.

计及多堆燃料电池效率特性的氢储混合系统协调优化控制方法

针对传统多堆燃料电池的控制方法难以解决系统全功率范围高效运行与暂态电压稳定的问题,提出了一种计及多堆燃料电池效率特性的氢储混合系统协调优化控制方法,分为系统优化分配层与装备协调控制层。在系统优化分配层,提出了一种优化分配与轻载运行策略,以多堆燃料电池系统的效率最优为目标求解全功率映射集合,实现多堆燃料电池功率的优化分配,并避免燃料电池运行于轻载区间;在装备协调控制层,提出了一种燃料电池和电池组暂态功率快速平衡控制与稳态能量互补方法,实现两者之间暂、稳态的能量互补,抑制系统直流母线电压波动,提高系统的运行稳定性。基于Simulink平台进行算例分析,结果验证了所提协调优化控制方法的可行性与正确性。

计及分时电价的风光氢储互补综合系统日前优化调度

风光等可再生能源发电存在的随机性与间歇性问题将直接影响电网系统的安全稳定运行,采用风光氢储互补系统并结合系统日前调度的方法可以有效解决风光发电波动等问题。首先结合风光发电、电解水制氢、氢燃料电池与储能储氢,以分时电价为基础,综合考虑系统安全运行指标与用户侧电负荷,对总电力交易成本进行优化。进一步分析优化调度方法与各子系统动态运行特性,实现日前优化调度目标。结合案例分析表明,该调度计划与单一电网供电相比经济效益更高,全天电力交易成本下降30.76%,且单元设备之间能够实现协调运行。研究结果可为风光氢储互补综合系统的能量管理与调度优化提供参考。

考虑氢储动态效率的电氢耦合微网长期容量优化

双碳目标下风光氢联系日益密切,合理的容量优化是保证电氢耦合系统稳定运行的有效途径。针对风–光–氢储–超级电容联合运行的独立微网,提出了一种长期容量优化方法。通过考量氢储系统的动态效率,优化产氢和耗氢设备的工作区间,制定了合理的微网运行控制策略。为反映真实的风光气象因素长期变化趋势,基于皮尔森相关系数和灰色滚动预测法进行典型日长期预测,得到了模型输入样本。以微网的经济性、可靠性和低碳性综合最优为目标构建了容量优化模型,并采用非线性动态权重的多目标粒子群算法求解出Pareto集,同时引入隶属度分析法给出了最佳规划方案。仿真结果表明:相比于当前研究成果,所提方法得益于对氢储单元动态特性的分析和输入样本的改进,能够给出更优越的配置结果。

制氢储能与新能源发电耦合发展应用研究

随着人类社会的全面发展,安全、高效、低碳的能源结构体系构建成为我们的必然选择,氢能被誉为21世纪的“终极能源”,作为来源多样、清洁低碳、灵活高效的二次能源,与新能源发电耦合具有巨大发展空间,氢能与新能源耦合发展模式和技术的应用研究已势在必行也恰逢其时。随着大规模风光耦合制氢储能等一系列关键技术解决以及相关商业模示范推广,未来氢能与电力必将协同互补共同成为全球终端能源体系的消费主体。本文主要针对我国制氢储能技术在新能源发电领域耦合应用研究进行分析和探讨。

基于HOMER和SA-PSO算法的风光氢储系统的优化匹配

优化匹配是风光氢储系统在一定经济约束下安全可靠运行的关键和基础。以某通信基站为供电对象,以系统最小成本支出和最大负荷支撑为优化目标进行配置。首先利用HOMER模拟得到总净现成本最低的配置方案;然后将HOMER优化结果输出来初始化粒子群,以负荷缺电率为目标函数,采用基于轮盘赌输策略的模拟退火粒子群算法进行求解,得到兼具经济性和可靠性的最优配置组合,同时验证了风光氢储系统的优越性;最后依据风光资源不同将河北省分为四类典型地区,利用所提算法求取各个地区的系统最优化配置组合。结果表明,与其他地区相比,第一类地区能以最低成本的容量配置满足系统可靠性的要求。

考虑购售氢气的风光氢储独立微网储能优化配置

“双碳”目标背景下风能、太阳能等可再生能源得到大规模应用。为促进可再生能源的消纳,笔者提出了基于频谱分析的考虑购售氢气的风光氢储独立微网储能优化配置方法。首先,对微网平衡功率进行频谱分析,根据不同储能装置的响应时间和供电能力确定功率补偿分配方案,构建混合储能系统功率补偿控制模型;然后,以系统年综合成本最低为优化目标,以独立微网负荷功率需求、负荷缺电率、弃风弃光率等因素为约束,考虑氢储能系统是否与外部进行氢气的购售交换,构建系统储能优化配置模型;通过遗传算法求解优化模型,对比不同约束条件下的优化配置方案;最后,通过对不同配置方案的风光氢储独立微网系统进行模拟运行分析,验证了优化配置方案的可行性。

基于光氢储的多能互补系统研究

考虑到光伏发电出力随机性大、波动较强等问题,提出了含制氢系统与储能单元的多能互补系统。该多能互补系统包含光伏发电、电解槽、氢燃料电池、锂电池等模块,不仅可以平抑直流母线电压波动,还可以平滑并网功率。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了该系统的有效性。

基于改进粒子群算法的风氢储系统容量优化配置

风力发电具有随机性和波动性,为减少弃风并提高风氢储系统经济性,建立以系统收益最大化为目标的风氢储系统模型。在考虑电网爬坡冲击功率、风氢储装置最佳运行功率等限制条件后运用改进粒子群算法对算例进行求解。结果表明,通过加装风氢储系统并进行容量配置,可有效提高系统经济性,增加风电利用率,对未来风氢储系统的建造规划提供一定参考。

基于模型预测控制的光-氢-储耦合系统的功率优化分配方法研究

针对光伏发电存在间歇性和波动性问题,对光—氢—储耦合系统的控制策略进行研究,提出一种模型预测控制(MPC)的“光—氢—储”功率分配方法。首先,构建出光—氢—储耦合系统的整体结构,其中,氢能源系统包括PEM电解槽、氢燃料电池和储氢罐,其次,根据光—氢—储耦合系统的功率平衡方程,构建出状态空间模型,以PEM电解槽功率、氢燃料电池功率作为控制量,明确系统中的多种约束条件,将MPC优化问题调整为二次规划(QP)问题进行求解,利用s-function函数模块构建MPC控制器,完成了系统的闭环仿真。通过仿真分析,验证了所提MPC实时功率分配方法的有效性。

绿氢制储运用技术及配套基础设施建设综述与建议

绿氢能赋能新型电力系统,促进能源结构转型。通过文献调研的方式,从技术概况、技术优势和应用三个维度分析了天然气与绿氢产业融合、氢蓄混合储能、可逆固体氧化物电池以及地下储氢这四种技术的发展现状及趋势。研究表明,在基础设施、民用产品等领域可出台适氢化补贴政策;需加强对绿氢使用技术链中较为薄弱环节的研究;天然气管道掺氢可作为当前满足运氢需求的过渡手段,逐渐探索提高氢气比例的方法,最终做到纯氢输送;未来多技术融合即组合优化空间巨大,并提出建设三种多技术融合系统的建议;目前,我国在可逆固体氧化物电池技术及其产业化、商业化方面仍处于追赶阶段,与发达国家存在一定差距。

风–光–氢–储综合能源系统日前经济调度

为了实现风–光–氢–储综合能源系统实时跟踪电网日前发电计划的优化调度,并考虑峰谷价电价规则,结合储能系统时空位移特性,使综合能源系统制氢、氢燃料电池发电经济效益最高,首先建立了风–光–氢–储各子系统数学模型及以电力经济最优为目标的日前优化调度模型,综合考虑系统功率平衡、运行状态、安全状态等指标约束,设定氢储系统优先出力对应的权重系数,采用智能群优化算法对系统目标函数进行迭代优化求解;最后根据某地风光负荷数据及分时电价信息,对所提优化调度方法在Matlab中进行分析验证,得到风–光–氢–储综合能源系统各子系统功率分配情况以实现最优经济性以及对电网日前调度指令的实时跟踪。

基于权重调节模型预测控制的风-光-储-氢耦合系统在线功率调控

该文针对风-光-储-氢系统中风光的波动性、储氢的动态响应特性,实时在线优化匹配储-氢功率与风-光功率问题,提出基于权重调节模型预测控制(MPC)的风-光-储-氢耦合系统在线功率调控方法。文中构建了风-光-储-氢耦合能源系统拓扑结构,建立了耦合系统状态空间模型,以耦合系统功率平衡为目标,以制氢功率、燃料电池功率和电池功率为控制变量,根据氢储能和电池储能的特性及各约束条件将目标函数转换为二次规划问题进行求解,并在自定义s-函数建立的MPC控制器中依据复合储能系统的状态信息对权重因子进行调节,实现了控制器的参数自适应,最后完成了功率控制层与能量管理层的闭环仿真。通过仿真分析,对比三种调控方法,验证了该文所提基于变权重MPC功率调控方法的有效性和优越性。

光-氢-储混合系统功率协调分配控制策略

光伏发电系统出力具有间歇性、随机性的特点,导致光伏发电与电力负荷之间存在供需功率不平衡问题,因此提出一种光-氢-储混合系统的功率协调分配控制策略。首先,构建光-氢-储混合系统结构,分析了系统功率分配原则;其次,在供需功率不平衡的基础上提出一种功率协调分配策略,该控制策略考虑了超级电容的充放电状态,实现对系统各设备在不同运行条件下的输出功率协同调控,提升了电网供电的可靠性,促进光伏功率的消纳;最后,利用MATLAB/Simulink建立了该控制策略的模型和仿真,验证了所提控制策略的有效性。

计及季节性氢储的新能源汽车供能站分布式规划模型

为了克服电力和交通系统的信息壁垒、改善新能源装置实际利用率低的困境,提出了一种计及季节性氢储的新能源汽车供能站分布式规划模型。首先,提出一种含冬-夏跨季节氢储的供能架构并对配电网、供能站、交通网的运行情况进行建模;接着,以经济性为目标建立电-交联合规划模型;然后,提出一种定制交替方向乘子法(alternating direction multiplier method, ADMM)实现供能系统和交通系统的分布式求解;最后,基于IEEE-33节点配电网和12节点典型交通网验证季节性氢储模型和分布式算法的有效性和先进性,并探讨了多种储能间的协同情况。

基于新型电力系统下氢能源电站的应用研究

氢综合能源电站是集氢能源的制备、氢能源的储存以及燃料电池发电于一体的氢能电站,在新型储能领域中占据着极为重要的地位和作用,并具有极为广阔的应用和发展空间。伴随生态环保理念的不断深入发展和推广,氢能源逐渐成为国内外各行业发展的关注焦点和重心。基于此,本文就针对氢储能电站以及氢能源现存不足进行简要阐述,同时针对氢储电站应用领域以及氢能储运技术展开深入探讨,以供参考。

防城港市蝴蝶岛通信基站供电方案设计分析

蝴蝶岛位于广西防城港企沙镇炮台附近,是广西重要的海洋资源开发和利用的基地。根据蝴蝶岛的实际情况,开展创新技术应用合作,参考历年光照平均时长、阴雨天气和台风等气象数据,采用光氢储一体化创新供电方案,能有效解决岛上通信基站供电保障问题。在本文中,笔者结合工作实践,从项目总体设计、光氢储供电设计两个方面深入分析蝴蝶岛光氢储一体化供电方案设计,希望能为类似工程提供参考。

小波包分析与BP神经网络预测相结合的在线能量管理策略

针对现有混合储能分配策略无法适应不同储能设备特性以及光伏发电功率信号随机波动特征的问题,提出了将小波包分析,BP神经网络在线预测及模糊控制相结合的分配策略。首先对已有的混储总功率进行小波包分频,得到适合于氢储系统的低频功率,再通过此数据集进行BP神经网络的离线训练,并将训练的权重值用于在线神经网络预测。其次,将在线神经网络训练得到的氢储功率结合超级电容的荷电状态通过模糊控制器得到超级电容功率的修正值,并对氢储设备的功率、在线神经网络的权重进行修正,使得在线神经网络适应实时的混储功率波动。最后根据另一混储功率数据10 s采样数据在MATLAB/Simulink平台进行仿真。与基于规则的混储分配策略和低通滤波的分配策略相比较,结果表明此算法可以很好地改善氢储设备充放电功率,适应实时信号的随机波动,使超级电容的荷电状态运行在合理的区间范围内。

基于改进BASDE算法的孤立微电网多目标容量优化配置仿真

具有随机性和间歇性特征的分布式电源会引起微电网系统功率波动,影响系统的经济性与可靠性,故文章针对孤立风/光/氢/储直流微电网提出一种容量优化配置方法。以单位电量成本最少、负荷缺电率最低为目标,构建容量优化配置模型;将引入群体与差分进化机制(differential evolution,DE)的天牛须探索算法(beetle antennae search algorithm,BAS)进行算法结构改进,提出了多目标天牛须探索算法(MOBASDE)。通过测试函数的定性与定量分析,验证了算法的有效性;在MATLAB中建立仿真模型,应用MOBASDE算法计算得到容量配置方案集,为电氢耦合微电网设计提供参考。

基于综合需求响应的海岛式多能微网优化调度

为保障海岛式多能微网的高效运行,提出一种基于综合需求响应的海岛式多能微网优化调度模型。该模型利用多能网络的需求侧替代作用,配合激励型和价格型用户建立综合需求响应模型,结合电、氢、热多能网络的全可再生能源利用模式,建立了对外供能的开放式氢储能与热储能系统、光热发电系统、电网主动管理措施和可逆高温固态氧化物燃料电池等可控单元的数学模型,并将模型线性化处理为二阶锥优化模型,提高求解效率。通过算例验证了该模型的有效性,得出氢热混合储能不但可最大化发挥源侧的风、光、热互补特性,还可改善用户侧的综合需求响应效果,提高综合能源利用效率,使综合运行成本大幅降低。