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離網型組合蓄能風力發電系統

2011-04-08 來源:互聯網 瀏覽數:2017

  A1對應假設電力需求僅通過A通道來滿足時所需的風輪掃掠面積。但系統實際運行當中,風電機組發出的電力將通過A、B、C、D四條通道傳送往用戶。依據1.2節中優化能量管理策略,在圖4中的時間間隔(tO,t1)、(t2,t3)、(t4,t5)內,電力赤字△P_=PLIN一Peηcon。 對應的負電力失配塊能量△E1。、△E3 、△E5將通過C或D通道由燃料電池消耗的氫氣提供;在時間間隔(t1,t2)、(t3,t4)內,電力盈余△P+=Pe1ηcon-PLIN對應的正電力失配塊能量△E2 、△E4將通過C或D通道轉換成氫氣存貯起來:而陰影部分對應的電能將通過A或B通道傳送到用戶 由于ηABCD,與A通道相比,電力通過B、C、D通道傳輸會帶來額外的損耗,因而需要對風輪的掃掠面積A1進行修正補償.以獲得系統達到電力供求平衡所需的風輪掃掠面積Aw如下:

其中:

 A''1 包含了對B通道所帶來的額外損耗的修正補償,△A是對C、D通道所造成額外損耗的修正補償,裕量系數Mw ≥1以保證組合蓄能獨立式風力發電系統的可靠運行,理論上Mw=1時,系統恰好供需平衡:公式(8)具有普遍性,用于計算全年中所有的電力盈余正失配塊的總能量.其假設圖4中風輪掃掠面積為A 時的電力失配塊共有N塊;式(9)用于計算每一個電力失配塊的能量大小(有正有負)。

  2.2 氫氣罐容積

   當風輪掃掠面積為Aw時,系統的電力供求失配曲線如圖5所示 圖5中的系統電力供求存在多個正、負失配塊。依據2.1小節的分析可知,所有正失配塊所對應的電力盈余△P+=Pe1ηcon-PLIN將通過C或D通道轉換成氫氣存貯起來:而所有負失配塊所對應的電力赤字△P_=PLIN一Peηcon將通過C或D通道由燃料電池消耗氫氣提供。因而負、正失配塊交替出現意味著氫氣罐中的氫氣量的消長波動。氫氣儲能用于緩沖系統長期的電力失配.氫氣罐容積的設計。其關鍵在于計算出全年中負、正失配塊交替出現過程中氫氣量波動的最大范圍△Emax。求出了△Emax,再根據理想氣體方程、氫氣的熱功當量為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:MHT為裕量系數,一般取2~3,以保證系統從任意時刻開始運行都不出現氫氣短缺或溢出的問題;HPT為氫氣罐中氣體存貯的最大壓強,單位為標準大氣壓。求取△Emax的具體步驟如下:

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

(2)接著計算出N個失配塊中各P個相鄰失配塊的能量之和△Ei,1

圖5 AW 時的電力供求失配關系曲線

 

  式中:p為奇數,i為整數,且i,P∈[1,N],P不取偶數是因為其一正一負的效果使波動范圍減小.對求取最大波動范圍無益。

   (3)最后由下式可求得最大波動范圍△Emax

【延伸閱讀】

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