專利名稱：離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其運行和配置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種完全依賴風(fēng)能為用戶提供長期穩(wěn)定不間斷供電的離網(wǎng)型風(fēng)力 發(fā)電系統(tǒng)及其運行和配置方法，該系統(tǒng)的風(fēng)能利用率高、動態(tài)性能好、零排放、 無污染，且運行效率高、成本較低，它屬于新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是利用可 再生能源進(jìn)行發(fā)電的裝置和技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著能源危機的日益嚴(yán)重和人們環(huán)保意識的逐漸增強，可再生能源的開發(fā)利 用己成為當(dāng)今世界的趨勢和熱點。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是目前人們掌握得最為成熟、最 有市場競爭力的可再生能源發(fā)電技術(shù)之一。其中離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般應(yīng)用于 常規(guī)電網(wǎng)覆蓋不到且風(fēng)能比較豐富的地方(如偏僻的海島、分散的鄉(xiāng)村)等解決 用戶的供電問題。風(fēng)力發(fā)電的特點是，風(fēng)能隨機變化，忽大忽小，且風(fēng)電機組的 風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的效率相對風(fēng)速成非線性變化，使得風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能波 動劇烈。而用戶端對于電能的需求也是時變的，并且和風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的電能嚴(yán)重 不匹配。離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)必須借助儲能裝置緩沖并消除這種失配的影響，即 在風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的電能充足時，電能除了滿足用戶需求，多余的電能將轉(zhuǎn)換為其 他方式的能量存貯于儲能裝置中；在風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生電能不足時，儲能裝置中的能 量將轉(zhuǎn)換為電能供應(yīng)給用戶。目前大多數(shù)的風(fēng)電系統(tǒng)采用單一的蓄電池作為儲能 裝置。但蓄電池雖然充放電效率較高、負(fù)荷跟隨動態(tài)特性好，但其能量密度低、 自漏電率較高，無法單獨擔(dān)負(fù)起長期儲能緩沖作用，系統(tǒng)無法實現(xiàn)獨立自治運行 (即僅依靠風(fēng)能且保證不間斷供電)若選用大容量蓄電池，則系統(tǒng)不僅成本高 且體積龐大，且由于自漏電的原因，系統(tǒng)仍無法長期穩(wěn)定地供電；若蓄電池容量 不夠，則系統(tǒng)或為防止蓄電池過放電而不得不中斷供電，或為防止蓄電池過充電 而采用瀉荷裝置放電，白白浪費電能，使風(fēng)能利用效率降低。為改善常規(guī)離網(wǎng)風(fēng) 電系統(tǒng)供電的可靠性，目前常采用風(fēng)力-柴油混合發(fā)電或風(fēng)光互補混合發(fā)電。然雖可實現(xiàn)不間斷供電，但采用柴油發(fā)電裝置會增加系 統(tǒng)成本，且燃油消耗一方面增加了運營成本，另一方面會帶來污染和噪音；由于 風(fēng)和太陽輻射的隨機波動均很大，利用風(fēng)光之間的互補性雖然可以減緩系統(tǒng)電能 波動的影響，但并不足以保證系統(tǒng)不間斷供電。而且這些系統(tǒng)仍需使用瀉荷裝置。 因此，研制開發(fā)風(fēng)能利用率高、動態(tài)特性好，能夠完全獨立自治運行、成本較低 且零排放的新型離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)， 一直是該領(lǐng)域技術(shù)人員追求的目標(biāo)。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電 系統(tǒng)，通過組合蓄能緩沖方式消除不穩(wěn)定、間歇的風(fēng)能與變化的用戶負(fù)荷之間的 嚴(yán)重不匹配，既取消了瀉荷裝置，又不需要添加柴油等輔助發(fā)電裝置，使得離網(wǎng) 式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)完全依賴風(fēng)能為用戶提供長期、穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)，是一 種利用風(fēng)能實現(xiàn)獨立自治運行、零排放、無污染、風(fēng)能利用率高的系統(tǒng)。針對該 系統(tǒng)的優(yōu)化運行和配置方案，使系統(tǒng)運行效率高、動態(tài)特性好，降低了系統(tǒng)的成 本、體積和重量。技術(shù)方案本發(fā)明離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是這樣實現(xiàn)的該發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機組、蓄電池、電解氫裝置、氫氣容器、燃料電池、 系統(tǒng)監(jiān)控制裝置、動力母線、其他蓄能方式、第一功率變換器、第二功率變換器、 第三功率變換器、第四功率變換器、第五功率變換器、第六功率變換器；其中風(fēng) 力發(fā)電機組的輸出端接第一功率變換器，第一功率變換器的輸出端通過動力母線 分別接第一功率變換器、第二功率變換器、第三功率變換器、第四功率變換器、 第五功率變換器，第三功率變換器接蓄電池，第四功率變換器接其他蓄能方式， 第五功率變換器接電解氫裝置，電解氫裝置的氫氣輸出通過氫氣容器接燃料電 池，燃料電池通過第六功率變換器輸出至動力母線，第二功率變換器的輸出端接 用戶負(fù)荷。所述的風(fēng)力發(fā)電機組所用的電機為交流電機或直流電機，動力母線為 直流母線或交流母線。所述的蓄電池所用的電池為鉛酸電池、或鎳氫電池、或鋰 電池等，其他蓄能方式為超級電容、或超導(dǎo)儲能裝置、或飛輪裝置等。所述的氫 氣容器為壓力容器罐、或金屬氫化物儲氫罐、或液化氫絕熱容器等，氫氣容器除 了設(shè)有接口連接燃料電池供給氫氣，還有設(shè)有接口用于釋放氫氣用作燃料之用。離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行方法，該發(fā)電系統(tǒng)按照如下運行的模式工 作，即任一時刻功率總是盡量沿著能量傳輸效率最高的路徑流動1) 風(fēng)電機組通過第一功率變換器的輸出端發(fā)出功率Pw;2) 監(jiān)控裝置檢測獲取功率P 、用戶負(fù)荷P,。ad和蓄電池的充電狀態(tài)，按照以 下規(guī)則來確定裝置的功率分配當(dāng)P》P一時，Pw將分配出與P^d相同大小的功率直接經(jīng)動力母線通過第二功 率變換器送往用戶；若蓄電池和或其他蓄能方式未充滿電，則多余的功率Pf Plrad 將優(yōu)先通過第三功率變換器用于蓄電池和或通過第四功率變換器用于其他蓄能 方式的充電；若蓄電池和或其他蓄能方式已充滿電，則多余的功率Pw-Py將通 過第五功率變換器送往電解氫裝置將水電解成氫氣存貯于氫氣容器中；當(dāng)Pw〈P^時，P"每全部直接經(jīng)動力母線通過第二功率變換器送往用戶；若蓄 電池和或其他蓄能方式電力足夠，則不足的功率Pw-P,一將優(yōu)先由蓄電池通過第 三功率變換器和或由其他蓄能方式通過第四功率變換器放電提供；若蓄電池和或其他蓄能方式電力不足，則不足的功率Pw-Pu將由燃料電池利用氫氣容器中的 氫氣發(fā)電并通過第六功率變換器提供的Pk來樸充。離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的配置方法，該發(fā)電系統(tǒng)采用的蓄能方式由蓄 電池、由電解氫裝置、氫氣容器、燃料電池組成的氫能蓄能方式、以及其他蓄能 方式相組合而成，蓄電池容量取值為 一般取用戶負(fù)荷一天至數(shù)天的電能需求量； 氫氣容器的容量選取值為 一般取用戶負(fù)荷數(shù)月至一兩年的電能需求量；電解氫 裝置的額定功率取值小于等于風(fēng)電機組的額定功率值；燃料電池的額定功率取值 大于等于用戶負(fù)荷平均值功率值；其他蓄能方式用于取代蓄電池，或作為蓄電池 的附加，其他蓄能方式與蓄電池的容量之和一般取用戶負(fù)荷一天至數(shù)天的電能需 求量。該發(fā)電系統(tǒng)采用兩種蓄能方式組合蓄能蓄電池蓄能方式以及由電解氫裝 置、氫氣容器、燃料電池組成的氫能蓄能方式；或另采用兩種蓄能方式組合蓄能 其他蓄能方式以及由電解氫裝置、氫氣容器、燃料電池組成的氫能蓄能方式；或 釆用多種蓄能方式組合蓄能蓄電池蓄能方式、由電解氫裝置、氫氣容器、燃料 電池組成的氫能蓄能方式、以及其他蓄能方式。有益效果本發(fā)明所提供的離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其運行和配置方法的有益效果主要有1、 完全依賴風(fēng)力發(fā)電為用戶提供不間斷的長期穩(wěn)定的電力供應(yīng)，而不需要 添加柴油發(fā)電等裝置，免除了燃油等運行成本并消除了由燃油燃燒帶來 的污染和排放；2、 去除了泄荷裝置，提高了系統(tǒng)對風(fēng)能的利用率；3、 組合蓄能方式的運行和配置方法，保證了系統(tǒng)能完全自治運行，提高了 系統(tǒng)運行效率以及對負(fù)載功率變化的動態(tài)響應(yīng)，降低了系統(tǒng)總體的成本、 體積和重量。4、 除了供應(yīng)用戶電力，還可用于生產(chǎn)清潔的燃料氫氣，供氫能源動力車輛、 燃燒加熱等多用途。


圖1是本發(fā)明離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成圖， 圖2是采用離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的示意圖，其中有風(fēng)力發(fā)電機組l，蓄電池2，電解氫裝置3、氫氣容器4和燃料電 池5，系統(tǒng)監(jiān)控裝置6，動力母線7，其他蓄能方式8，第一功率變換裝置9、第 二功率變換裝置IO、第三功率變換裝置ll、第四功率變換裝置12、第五功率變 換裝置13、第六功率變換裝置14。
具體實施方式
離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機組1、蓄電池2、電解氫裝置 3、氫氣容器4、燃料電池5、系統(tǒng)監(jiān)控制裝置6、動力母線7、其他蓄能方式8、 第一功率變換器9、第二功率變換器10、第三功率變換器ll、第四功率變換器 12、第五功率變換器13、第六功率變換器14;其中風(fēng)力發(fā)電機組1的輸出端接 第一功率變換器9，第一功率變換器9的輸出端通過動力母線7分別接第一功率 變換器9、第二功率變換器IO、第三功率變換器ll、第四功率變換器12、第五 功率變換器13，第三功率變換器11接蓄電池2，第四功率變換器12接其他蓄能 方式8，第五功率變換器13接電解氫裝置3，電解氫裝置3的氫氣輸出通過氫氣 容器4接燃料電池5，燃料電池5通過第六功率變換器14輸出至動力母線7，第二功率變換器10的輸出端接用戶負(fù)荷。所述的風(fēng)力發(fā)電機組1所用的電機為交流電機或直流電機，動力母線7為直流母線或交流母線。所述的蓄電池2所用的 電池為鉛酸電池、或鎳氫電池、或鋰電池等，其他蓄能方式為超級電容、或超導(dǎo) 儲能裝置、或飛輪裝置等。所述的氫氣容器4為壓力容器罐、或金屬氫化物儲氫 罐、或液化氫絕熱容器等，氫氣容器4除了設(shè)有接口連接燃料電池5供給氫氣， 還有設(shè)有接口用于釋放氫氣用作燃料之用。本發(fā)明所涉及的離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的采用的運行方式如下圖1 所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用了兩種或多種優(yōu)勢互補的蓄能方式相組合取代了單一 的蓄能方式，即用能量密度低、效率較高、負(fù)載跟隨動態(tài)響應(yīng)較快的小容量蓄電 池2和或其他蓄能方式8進(jìn)行短時動態(tài)蓄能緩沖，同時采用電解氫裝置3、大容 量氫氣容器4和負(fù)載跟隨動態(tài)響應(yīng)較慢的燃料電池5來生產(chǎn)、存貯和利用能量密 度高、易長期貯存的氫氣以迸行長期的蓄能緩沖。該系統(tǒng)工作時，風(fēng)力發(fā)電機組 l將風(fēng)能轉(zhuǎn)換電能，電能將送往用戶端供應(yīng)電力。當(dāng)風(fēng)電機組發(fā)出的電能Pw超出 用戶需要P一時，多余的電能將優(yōu)先由小容量的蓄電池2和或其他蓄能方式8存 儲起來，在蓄電池2和或其他蓄能方式8充滿電至設(shè)定的上限值后，蓄電池2 和或其他蓄能方式8停止充電，而多余的電能將由電解氫裝置3轉(zhuǎn)化為氫氣在大 容量的氫氣容器4中存儲起來；而在系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的電能Pw低于用戶需要 P^時，將首先由蓄電池2和或其他蓄能方式8釋放出電能補足電能的不足，在 蓄電池2和或其他蓄能方式8放電至設(shè)定的底線值后，燃料電池5將開啟將氫氣容器4中的氫氣轉(zhuǎn)換為一定功率電能Pn:以補足系統(tǒng)供電不足，此時系統(tǒng)中的剩余的電能瞬時波動仍由蓄電池2和或其他蓄能方式8吸收緩沖。這樣通過以上兩 種或多種蓄能方式相組合就完全消除了風(fēng)能與用戶負(fù)荷之間的短期和長期的不 匹配，系統(tǒng)僅依賴風(fēng)力發(fā)電就可以給用戶提供長期穩(wěn)定不間斷的電力供應(yīng)，不僅 取消了泄荷裝置，大大提高了系統(tǒng)對風(fēng)能的利用率，而且不需要柴油發(fā)電裝置，實現(xiàn)了系統(tǒng)零排放。由于將P"專送到用戶的路徑優(yōu)先順序依次為用戶負(fù)載〉蓄 電池〉電解水制氫，而這些路徑的能量傳輸效率由高至低的順序依次為用戶負(fù) 載〉蓄電池〉電解水制氫，即任一時刻功率總是盡量沿著能量傳輸效率最高的路徑 流動，因而上述運行方式為運行效率最優(yōu)方式。離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組合蓄能的配置方法為小容量的蓄電池2蓄能方式與大容量的電解氫蓄能方式組合。其中蓄電池2用于短時動態(tài)蓄能緩 沖，其充放電效率高、負(fù)載跟隨動態(tài)響應(yīng)較快，但能量密度低、自漏電率較高， 其容量選取得小，容量大小的選擇取決于風(fēng)能Pw與用戶負(fù)荷P^的失配情況，失 配嚴(yán)重時，蓄電池2的容量應(yīng)選取大一些的值，反之其容量應(yīng)選得小一些， 一般 取值用戶負(fù)荷一天至數(shù)天的電能需求量。而系統(tǒng)中的電解氫裝置3、氫氣容器4 和燃料電池5構(gòu)成長期的轉(zhuǎn)換效率較低的蓄能緩沖方式，由于氫氣的能量密度 高、易長期存貯無泄漏，且壓力氫氣容器成本低，氫氣容器4的容量選取得大， 一般應(yīng)能滿足數(shù)月至一兩年的用戶負(fù)荷的電能需求，容量的具體大小取決于風(fēng)能 和用戶負(fù)載不匹配的嚴(yán)重程度以及用戶對氫燃料的需求量的大小等；電解氫裝置 3主要用于吸收風(fēng)電機組發(fā)出電能的功率波動，其輸入功率等級一般與風(fēng)電機組 1發(fā)出電能的功率值相匹配，風(fēng)電機組1的功率等級越大則電解氫裝置3的輸入 功率等級選取得越大；而負(fù)荷跟隨動態(tài)響應(yīng)較慢的燃料電池5主要用于補足用戶 負(fù)荷的不足，其輸出功率等級一般與系統(tǒng)用戶負(fù)荷功率平均值相匹配，負(fù)荷平均 值越大則其輸出功率等級選取得越大，反之亦然。以上這樣的兩種蓄能方式的優(yōu) 化設(shè)計和組合使得系統(tǒng)既能夠利用蓄電池動態(tài)響應(yīng)快的優(yōu)點消除短期和瞬時的 能量失配，又能夠利用電解氫能量密度高、易長期存貯無泄漏的特點以較低的成 本和體積等長期存儲和利用大容量的能量消除長期的能量供需失配，這保證了系 統(tǒng)能完全自治運行，并且能降低系統(tǒng)總體的成本、體積和重量，系統(tǒng)運行效率較 高。對于部分負(fù)荷波動劇烈的用戶，由于蓄電池的放電速率所限，系統(tǒng)可用超級 電容等其他蓄能方式8替代蓄電池2，或增添超級電容等其他蓄能方式8用作為 蓄電池2的補充蓄能方式，用于短時動態(tài)蓄能，其功率密度高。其他蓄能方式8 和蓄電池2的容量之和一般取值用戶負(fù)荷一天至數(shù)天的電能需求量，其他蓄能方 式8的應(yīng)用提高了系統(tǒng)對負(fù)載功率變化的動態(tài)響應(yīng)速率。以一臺采用交流發(fā)電機、直流母線以及交流用戶負(fù)荷的離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力 發(fā)電系統(tǒng)為例，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示，系統(tǒng)主要有以下部分組成采用交流電 機的風(fēng)力發(fā)電機組l，蓄電池2，電解氫裝置3、氫氣容器4，燃料電池5，系統(tǒng) 監(jiān)控制裝置6直流母線7、 AC/DC功率變換裝置8、 DC/AC功率變換裝置9, DC/DC 功率變換。系統(tǒng)采用兩種蓄能方式進(jìn)行組合蓄能小容量的蓄電池2用作小容量 的短時動態(tài)蓄能緩沖，電解氫裝置3、大容量氫氣容器4和燃料電池5用作大容 量的長期蓄能緩沖。該系統(tǒng)工作時，風(fēng)力發(fā)電機組l將風(fēng)能轉(zhuǎn)換電能Pw，電能將送往直流母線7。當(dāng)風(fēng)電機組發(fā)出的電能超出用戶需要P^時，多余的電能將優(yōu) 先由小容量的蓄電池2存儲起來，在蓄電池2充滿電至設(shè)定的上限值后，蓄電池 2停止充電，而多余的電能將由電解氫裝置轉(zhuǎn)化為氫氣在大容量的氫氣容器4中 存儲起來；而在系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的電能PJ氏于用戶需要Py時，將首先由蓄電 池2釋放出電能補足電能的不足，在蓄電池2放電至設(shè)定的底線值后，開啟燃料 電池5將氫氣容器4中的氫氣轉(zhuǎn)換為一定功率電能Ppc以補足系統(tǒng)供電不足，此 時系統(tǒng)中的剩余的電能瞬時波動仍由蓄電池2吸收緩沖。以上的系統(tǒng)工作狀態(tài)的 監(jiān)測和功率流向的控制由系統(tǒng)監(jiān)控裝置6實現(xiàn)。這樣通過以上兩種蓄能方式相組 合就完全消除了風(fēng)能與用戶負(fù)荷之間的短期和長期的不匹配，系統(tǒng)僅依賴風(fēng)力發(fā) 電就可以給用戶提供長期穩(wěn)定不間斷的電力供應(yīng)。在系統(tǒng)設(shè)置設(shè)計方面，蓄電池 2的容量選取得較小,氫氣容器4的容量選取得大，電解氫裝置3的功率等級一 般與風(fēng)電機組1發(fā)出電能的功率值相匹配，燃料電池的輸出功率等級的功率等級 一般與系統(tǒng)用戶負(fù)荷的功率平均值相匹配。上述方式的運行和配置保證了系統(tǒng)能 完全自治運行，并使得系統(tǒng)的成本較低、運行效率高、動態(tài)響應(yīng)好。本發(fā)明在離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中采用兩種或多種優(yōu)勢互補的短期蓄能方式 與長期儲能方式相組合取代單一的蓄能方式，消除了系統(tǒng)不穩(wěn)定、間歇的風(fēng)能與 變化的用戶符合之間的嚴(yán)重不匹配的問題，既取消了瀉荷裝置，又不需要添加柴 油等輔助發(fā)電裝置，使得離網(wǎng)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)完全依賴風(fēng)能為用戶提供長期、穩(wěn) 定、不間斷的電力供應(yīng)，并且零排放、無污染、風(fēng)能利用率高。此外針對該系統(tǒng) 提出了系統(tǒng)的優(yōu)化運行與配置方案，使得系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)好、運行效率高、成本低、 體積小、重量輕。
權(quán)利要求
1.一種離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于該發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機組(1)、蓄電池(2)、電解氫裝置(3)、氫氣容器(4)、燃料電池(5)、系統(tǒng)監(jiān)控制裝置(6)、動力母線(7)、其他蓄能方式(8)、第一功率變換器(9)、第二功率變換器(10)、第三功率變換器(11)、第四功率變換器(12)、第五功率變換器(13)、第六功率變換器(14)；其中風(fēng)力發(fā)電機組(1)的輸出端接第一功率變換器(9)，第一功率變換器(9)的輸出端通過動力母線(7)分別接第一功率變換器(9)、第二功率變換器(10)、第三功率變換器(11)、第四功率變換器(12)、第五功率變換器(13)，第三功率變換器(11)接蓄電池(2)，第四功率變換器(12)接其他蓄能方式(8)，第五功率變換器(13)接電解氫裝置(3)，電解氫裝置(3)的氫氣輸出通過氫氣容器(4)接燃料電池(5)，燃料電池(5)通過第六功率變換器(14)輸出至動力母線(7)，第二功率變換器(10)的輸出端接用戶負(fù)荷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的 風(fēng)力發(fā)電機組(1)所用的電機為交流電機或直流電機，動力母線(7)為直流母 線或交流母線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的 蓄電池(2)所用的電池為鉛酸電池、或鎳氫電池、或鋰電池等，其他蓄能方式 為超級電容、或超導(dǎo)儲能裝置、或飛輪裝置等。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的 氫氣容器(4)為壓力容器罐、或金屬氫化物儲氫罐、或液化氫絕熱容器等，氫 氣容器(4)除了設(shè)有接口連接燃料電池(5)供給氫氣，還有設(shè)有接口用于釋放 氫氣用作燃料之用。
5. —種適用于離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行方法，其特征在于該發(fā) 電系統(tǒng)按照如下運行的模式工作，即任一時刻功率總是盡量沿著能量傳輸效率最 高的路徑流動1) 風(fēng)力發(fā)電機組(1)通過第一功率變換器(9)的輸出端發(fā)出功率Pw;2) 系統(tǒng)監(jiān)控裝置(6)檢測獲取功率Pw、用戶負(fù)荷P^和蓄電池(2)的充電狀態(tài)，按照以下規(guī)則來確定裝置的功率分配當(dāng)P》P一時，Ps將分配出與P,。ad相同大小的功率直接經(jīng)動力母線(7)通過 第二功率變換器(10)送往用戶；若蓄電池(2)和或其他蓄能方式(8)未充滿 電，則多余的功率P廣P^將優(yōu)先通過第二功率變換器(10)用于蓄電池(2)和或通過第四功率變換器(12)用于其他蓄能方式(8)的充電；若蓄電池(2)和 或其他蓄能方式(8)已充滿電，則多余的功率Pw-P^將通過第五功率變換器(13) 送往電解氫裝置(3)將水電解成氫氣存貯于氫氣容器(4)中；當(dāng)P^Pi。ad時，Pw將全部直接經(jīng)動力母線(7)通過第二功率變換器(10)送 往用戶；若蓄電池(2)和或其他蓄能方式(8)電力足夠，則不足的功率P*-PlMd 將優(yōu)先由蓄電池(2)通過第二功率變換器(10)和或由其他蓄能方式(8)通過 第四功率變換器(12)放電提供；若蓄電池(2)和或其他蓄能方式(8)電力不 足，則不足的功率PfP—將由燃料電池(5)利用氫氣容器(4)中的氫氣發(fā)電 并通過第六功率變換器提供的P^來補充。
6. —種適用于離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的配置方法，其特征在于該發(fā) 電系統(tǒng)采用的蓄能方式由蓄電池(2)、由電解氫裝置(3)、氫氣容器(4)、燃料 電池(5)組成的氫能蓄能方式、以及其他蓄能方式(8)相組合而成，容量取值 為 一般取用戶負(fù)荷一天至數(shù)天的電能需求量；氫氣容器(4)的容量選取值為 一般取用戶負(fù)荷數(shù)月至一兩年的電能需求量；電解氫裝置(3)的額定功率取值 小于等于風(fēng)電機組(1)的額定功率值；燃料電池(5)的額定功率取值大于等于 用戶負(fù)荷平均值功率值；其他蓄能方式(8)用于取代蓄電池(2)，或作為蓄電 池(2)的附加，其他蓄能方式(8)與蓄電池(2)的容量之和一般取用戶負(fù)荷 一天至數(shù)天的電能需求量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的配置方法，其特征 在于該發(fā)電系統(tǒng)采用兩種蓄能方式組合蓄能蓄電池(2)蓄能方式以及由電解 氫裝置(3)、氫氣容器(4)、燃料電池(5)組成的氫能蓄能方式；或另采用兩種 蓄能方式組合蓄能其他蓄能方式(8)以及由電解氫裝置(3)、氫氣容器(4)、燃料電池(5)組成的氫能蓄能方式；或采用多種蓄能方式組合蓄能蓄電池(2)蓄能方式、由電解氫裝置(3)、氫氣容器(4)、燃料電池(5)組成的氫能蓄能方 式、和其他蓄能方式(8)蓄能方式。
全文摘要
離網(wǎng)型組合蓄能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是采用兩種或多種優(yōu)勢互補的蓄能方式相組合來緩沖風(fēng)能與用戶負(fù)荷需求之間的不匹配，使得該系統(tǒng)僅依賴風(fēng)能為用戶提供長期、穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)，并且零排放、無污染、風(fēng)能利用率高。此外針對該系統(tǒng)提出了優(yōu)化運行與配置方案，使得系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)好、運行效率高、成本低、體積小、重量輕。該系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機組1，蓄電池2，電解氫裝置3，氫氣容器4，燃料電池5，功率變換裝置，動力母線7以及系統(tǒng)監(jiān)控制裝置6，以及可選的其他蓄能方式8組成。
文檔編號H02J7/34GK101330227SQ200810020849
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者盧聞州, 周克亮, 菁 宋, 王利娜, 明 程 申請人:東南大學(xué)