离网型组合蓄能风力发电系统

　　上述组合蓄能系统的最优能量管理策略可采取如图2所示的双滞环控制方案[9,10]来具体实现，其中设置滞环的目的是为了防止电解装置和燃料电池频繁地开关。需要指出S_ELUP与S_FClow分别表示蓄电池已充满电、电力已用尽，S_ELUP-S_FClow代表蓄电池放电深度，为使系统安全运行，两者均留有余量，SELUP低于蓄电池保护上限防止过充电，SFClow高于保护下限防止过放电;电解氢装置按可变输入功率模式运行，动态吸收供需失配的电力;而燃料电池由于负载跟随响应较慢，将以近似恒定功率的方式发出电能[9-10],剩余失配的电力仍由蓄电池吸收或补充，由于利用了蓄电池的缓冲能力，燃烧电池的输出功率可近似取最大月平均负荷值，这即减小了燃料电池成本又能向用户连续供电。

图2 双滞环控制策略

　　为了保证独立式风力发电系统能够全年连续稳定自治运行，必须至少使系统的能量达到供需平衡.在此前提下合理设计和选择系统各元件的规格至关重要。下面将基于本节所提出的优化能量管理原则.提出一整套的组合蓄能系统规格设计方法。

　　2系统规格设计

 　　2.1 风电机组规格

 　　风电机组主要由风轮、齿轮箱(可选项)和发电机组三部分组成。风电机组的风电转换效率Cp为风轮的风能利用系数C_P1 、齿轮箱效率η_Gear和发电机组效率η_Generator蛐的乘积^[11] ，即：

　进而可得风电机组的电功率输出Pe为：

图3 风电机组的结构

　　式中：A_w为风轮的扫掠面积;I_w为风轮前端输人的风功率密度,当实时风速v在切入风速和切出风速之间时.风电机组工作,I_w=0.5pv³ ，P为风轮所在高度的空气密度，当在其它风速时，I_w=0；I_wC_p等效为风轮前端输入的有效风功率密度 风电机组型号一旦确定，则其C_p-v的关系曲线亦确定。在额定风速C_pr下，其风电转换效率 即可确定，于是风电机组的额定功率输出P_er为：

　　由(3)式可见，风电机组规格的设计主要就是确定风轮扫掠面积A_w。为计算满足要求的A_w，先分析一下如图4所示系统的电力供求失配曲线.其风轮的扫掠面积为：

式中：P_LYavg为用户年平均功率;(L_wC_p)_Yavg为年平均有效风功率密度。

图4 A₁，时的电力供求失配关系曲线