離網型組合蓄能風力發電系統

　　上述組合蓄能系統的最優能量管理策略可采取如圖2所示的雙滯環控制方案[9,10]來具體實現，其中設置滯環的目的是為了防止電解裝置和燃料電池頻繁地開關。需要指出S_ELUP與S_FClow分別表示蓄電池已充滿電、電力已用盡，S_ELUP-S_FClow代表蓄電池放電深度，為使系統安全運行，兩者均留有余量，SELUP低于蓄電池保護上限防止過充電，SFClow高于保護下限防止過放電;電解氫裝置按可變輸入功率模式運行，動態吸收供需失配的電力;而燃料電池由于負載跟隨響應較慢，將以近似恒定功率的方式發出電能[9-10],剩余失配的電力仍由蓄電池吸收或補充，由于利用了蓄電池的緩沖能力，燃燒電池的輸出功率可近似取最大月平均負荷值，這即減小了燃料電池成本又能向用戶連續供電。

圖2 雙滯環控制策略

　　為了保證獨立式風力發電系統能夠全年連續穩定自治運行，必須至少使系統的能量達到供需平衡.在此前提下合理設計和選擇系統各元件的規格至關重要。下面將基于本節所提出的優化能量管理原則.提出一整套的組合蓄能系統規格設計方法。

　　2系統規格設計

 　　2.1 風電機組規格

 　　風電機組主要由風輪、齒輪箱(可選項)和發電機組三部分組成。風電機組的風電轉換效率Cp為風輪的風能利用系數C_P1 、齒輪箱效率η_Gear和發電機組效率η_Generator蛐的乘積^[11] ，即：

　進而可得風電機組的電功率輸出Pe為：

圖3 風電機組的結構

　　式中：A_w為風輪的掃掠面積;I_w為風輪前端輸人的風功率密度,當實時風速v在切入風速和切出風速之間時.風電機組工作,I_w=0.5pv³ ，P為風輪所在高度的空氣密度，當在其它風速時，I_w=0；I_wC_p等效為風輪前端輸入的有效風功率密度 風電機組型號一旦確定，則其C_p-v的關系曲線亦確定。在額定風速C_pr下，其風電轉換效率 即可確定，于是風電機組的額定功率輸出P_er為：

　　由(3)式可見，風電機組規格的設計主要就是確定風輪掃掠面積A_w。為計算滿足要求的A_w，先分析一下如圖4所示系統的電力供求失配曲線.其風輪的掃掠面積為：

式中：P_LYavg為用戶年平均功率;(L_wC_p)_Yavg為年平均有效風功率密度。

圖4 A₁，時的電力供求失配關系曲線