離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

　　A₁對(duì)應(yīng)假設(shè)電力需求僅通過(guò)A通道來(lái)滿足時(shí)所需的風(fēng)輪掃掠面積。但系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的電力將通過(guò)A、B、C、D四條通道傳送往用戶。依據(jù)1.2節(jié)中優(yōu)化能量管理策略，在圖4中的時(shí)間間隔(t_O，t₁)、(t₂,t₃)、(t₄,t₅)內(nèi)，電力赤字△P_=P_L/η_IN一P_eη_con。 對(duì)應(yīng)的負(fù)電力失配塊能量△E₁。、△E₃ 、△E₅將通過(guò)C或D通道由燃料電池消耗的氫氣提供;在時(shí)間間隔(t₁，t₂)、(t₃，t₄)內(nèi)，電力盈余△P₊=P_e1η_con-P_L/η_IN對(duì)應(yīng)的正電力失配塊能量△E₂ 、△E₄將通過(guò)C或D通道轉(zhuǎn)換成氫氣存貯起來(lái)：而陰影部分對(duì)應(yīng)的電能將通過(guò)A或B通道傳送到用戶 由于η_A>η_B>η_C>η_D，與A通道相比，電力通過(guò)B、C、D通道傳輸會(huì)帶來(lái)額外的損耗，因而需要對(duì)風(fēng)輪的掃掠面積A₁進(jìn)行修正補(bǔ)償.以獲得系統(tǒng)達(dá)到電力供求平衡所需的風(fēng)輪掃掠面積A_w如下：

其中：

　A''₁ 包含了對(duì)B通道所帶來(lái)的額外損耗的修正補(bǔ)償，△A是對(duì)C、D通道所造成額外損耗的修正補(bǔ)償，裕量系數(shù)M_w ≥1以保證組合蓄能獨(dú)立式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，理論上M_w=1時(shí)，系統(tǒng)恰好供需平衡：公式(8)具有普遍性，用于計(jì)算全年中所有的電力盈余正失配塊的總能量.其假設(shè)圖4中風(fēng)輪掃掠面積為A 時(shí)的電力失配塊共有N塊;式(9)用于計(jì)算每一個(gè)電力失配塊的能量大小(有正有負(fù))。

　　2.2 氫氣罐容積

 　　當(dāng)風(fēng)輪掃掠面積為A_w時(shí)，系統(tǒng)的電力供求失配曲線如圖5所示 圖5中的系統(tǒng)電力供求存在多個(gè)正、負(fù)失配塊。依據(jù)2.1小節(jié)的分析可知，所有正失配塊所對(duì)應(yīng)的電力盈余△P₊=P_e1η_con-P_L/η_IN將通過(guò)C或D通道轉(zhuǎn)換成氫氣存貯起來(lái)：而所有負(fù)失配塊所對(duì)應(yīng)的電力赤字△P_=P_L/η_IN一P_eη_con將通過(guò)C或D通道由燃料電池消耗氫氣提供。因而負(fù)、正失配塊交替出現(xiàn)意味著氫氣罐中的氫氣量的消長(zhǎng)波動(dòng)。氫氣儲(chǔ)能用于緩沖系統(tǒng)長(zhǎng)期的電力失配.氫氣罐容積的設(shè)計(jì)。其關(guān)鍵在于計(jì)算出全年中負(fù)、正失配塊交替出現(xiàn)過(guò)程中氫氣量波動(dòng)的最大范圍△E_max。求出了△E_max，再根據(jù)理想氣體方程、氫氣的熱功當(dāng)量為237 kJ/mol或65.8Wh/mol、1摩爾氫氣的體積在常溫下約為22.4升，即可求取氫氣罐容積：

　　式中：M_HT為裕量系數(shù)，一般取2～3，以保證系統(tǒng)從任意時(shí)刻開(kāi)始運(yùn)行都不出現(xiàn)氫氣短缺或溢出的問(wèn)題;H_PT為氫氣罐中氣體存貯的最大壓強(qiáng)，單位為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。求取△E_max的具體步驟如下：

 　　(1)如圖5所示。設(shè)全年中負(fù)、正交替的電力失配塊有N塊且全年頭尾相接.首先求出每個(gè)單塊的失配能量△E_i,1：

(2)接著計(jì)算出N個(gè)失配塊中各P個(gè)相鄰失配塊的能量之和△E_i,1：

圖5 AW 時(shí)的電力供求失配關(guān)系曲線

　　式中：p為奇數(shù)，i為整數(shù)，且i，P∈[1，N]，P不取偶數(shù)是因?yàn)槠湟徽回?fù)的效果使波動(dòng)范圍減小.對(duì)求取最大波動(dòng)范圍無(wú)益。

 　　(3)最后由下式可求得最大波動(dòng)范圍△E_max：