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风光储制氢综合能源发电项目能源管理系统结构及配置方案浅析0 引言近年来，以风能和太阳能为主的新能源得到了大力的发展, 但是由于风能和太阳能发电的随机性、间歇性和不确定性，并网之后，对电网的运行和电能质量造成不利影响。
为了解决新能源接入带来的问题，把储能装置加入风电场和光伏电站形成风光储联合发电系统是解决可再生能源发展的重要途径。
同时，氢作为清洁的能源，具有容量大、能量密度高、寿命长、便于储存和传输等特点，成为大规模综合能源发电项目绿色开发储存、利用的优选方案。
能量管理系统（简称EMS）是综合能源发电系统的关键组成部分,它可以根据市场信息、能源需求和运行约束等条件做出决策,通过对各发电单元和可控负荷的灵活调度来实现综合能源发电系统的优化运行。
本文以某风光储制氢综合能源发电项目为例, 规划配置风电装机容量50MW，光伏50MWp，20MW/20MWh的电化学储能装置，配置500m3/h制氢站，浅析其能源管理系统结构及配置方案。
1 能量管理系统结构1.1能量管理系统功能综合能源发电项目能量管理系统的功能是整体协调控制各发电单元、用电负荷、储能系统的有序、稳定运行，保证综合能源发电系统的持续、可靠运行，并尽可能提高系统的经济性以及实现发电系统不同工况、不同运行模式的平滑切换。
1.2能量管理系统结构风光储制氢综合能源发电项目能量管理系统采用开放式分层、分布系统结构，将综合能源发电系统控制系统分为主控制层和分控制层两部分。
主控制层为能量管理控制层。
能量管理主控制层为整个综合能源发电系统监视、控制、管理的中心，是综合能源发电系统进行能量优化管理、提高能源利用效率的基础。
主控制层由主控单元、主机兼操作员站和各种功能站构成，安装在中控室内，通过光缆或屏蔽双绞线与能量管理系统分控制层设备相连。
分控制层为能量管理执行层。
能量管理系统分控制层负责各发电系统、用电设备的数据采集、上传，完成各发电单元功率限额和功率平滑控制，完成与子阵内各设备的通信，并接收完成能量管理控制层下达的指令控制。
考虑制氢效率提升的风电制氢系统优化控制策略随着人们对清洁能源的需求不断增长，风电成为当今最具发展前景的可再生能源之一。
然而，由于风电的不稳定性和不可控性，其能源转化效率相对较低，限制了其进一步应用和发展。
因此，提高风电制氢系统的制氢效率成为优化控制策略的关键问题之一。
本文将探讨考虑制氢效率提升的风电制氢系统优化控制策略。
一、风电制氢系统概述风电制氢系统是将风能转化为电能，再将电能利用电解水技术制取氢气的系统。
该系统一般由风力发电机组、电解水装置、气体储存装置等组成。
风电通过风力发电机组产生的电能，经过电解水装置的电解作用，将水分解为氢气和氧气。
制取的氢气可以用于燃料电池发电或作为氢源应用于其他行业。
二、风电制氢系统存在的问题风电制氢系统在实际应用中存在一些问题，主要包括以下几个方面：1. 不稳定性问题：由于风力发电的不可控性，系统的能源输入不稳定，导致制氢效率无法保持一致。
2. 低效率问题：目前的风电制氢系统，能源转化效率相对较低，无法充分利用风能资源。
3. 运行成本问题：风电制氢系统中的电解水装置和气体储存装置等设备成本较高，导致系统总体运行成本较高。
三、制氢效率提升的优化控制策略为了解决上述问题，提高风电制氢系统的制氢效率，需要采取一些优化控制策略，包括以下几个方面：1. 风电预测与计划：通过气象数据分析和风电功率的预测，合理安排风电发电机组的运行计划，最大程度地利用风能资源，提高系统的能源转化效率。
2. 电解水装置优化：优化电解水装置的结构和工艺参数，提高电解效率和氢气产生率，减少能源的损耗和浪费。
3. 气体储存和输送优化：优化氢气的储存和输送装置，减少氢气在储存和输送过程中的能量损耗，提高系统的效率。
4. 储能系统的应用：引入储能系统，将风电产生的电能进行存储，以备不时之需，提高系统的稳定性和可靠性。
四、制氢效率提升的意义与前景提高风电制氢系统的制氢效率具有重要的意义和广阔的前景：1. 能源转化效率的提升，将推动风电制氢技术在能源行业的广泛应用，进一步推动清洁能源的发展与利用。
DOI ：10.13500/j.dlkcsj.issn1671-9913.2021.02.013风电耦合电解水制氢技术研究田江南1，罗 扬2(1. 中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司，北京 100120；2. 香港城市大学物理学系，中国香港 999077)摘要：由于氢能具有单位质量热值高、用途广泛和可再生等优点，越来越多科研工作者对氢能产生了兴趣。
文章对目前主流制氢路线做了对比，发现电解水制氢与风电耦合具有很大的优势。
分析孤网、并网和非并网三种运行模式下的技术可行性。
结论表明“孤网运行：风力发电+电解水制氢设备+储能设施”的耦合模式最具有发展潜力，为将来开展大规模风电耦合制氢提供可选的技术思路。
关键词：制氢；新能源；风机；容量匹配模式中图分类号：TQ116.2 文献标志码：A 文章编号：1671-9913(2021)02-63-05Research of Wind Power Coupled with Producing Hydrogen byWater ElectrolysisTIAN Jiang-nan 1, LUO yang 2(1. North China Power Engineering Co., Ltd. of CPECC, Beijing 100120, China; 2. Department of Physics, City University of Hong Kong, Hong Kong 999077, China)Abstract: More and more researchers are interested in hydrogen energy because of its high calorific value per unit mass, wide use and renewable and other advantages. The paper compares the main hydrogen production route and finds that the coupling of electrolysis water to hydrogen production and wind power has great advantages. This paper analyzes the technical feasibility of three operating modes: isolated network, connected network and non-connected network. The conclusion shows that the coupling mode of "isolated network operation: wind power generation + electrolytic water hydrogen production equipment + energy storage facilities" has the greatest development potential, which provides an alternative technical idea for large-scale wind power coupling hydrogen production in the future. Keywords: hydrogen production; new energy sources; wind turbines; capacity matching* 收稿日期：2020-04-03第一作者简介：田江南(1990-)，男，硕士，工程师，研究方向为制氢、环保、新能源等。
风电接入的储能系统解决方案风电发展现状风能是一种无污染、可再生的绿色清洁能源,储量十分丰富，是目前最具规模化开发潜力和商业化发展前景的新能源。
大规模开发利用风能，会有效减少化石能源的消耗，减少温室气体的排放，对保护环境和促进经济社会的持续发展具有重要作用。
2009年全球风电装机总量增长31%，中国风电装机容量连续5 年实现100%增长。
截至2010 年6 月底，中国已建成并网风电装机容量为2200.37万千瓦，占全国发电装机容量的2.46%左右。
在部分地区，风电装机容量比例更高。
其中，东北电网2009年底风电机组装机容量达754万千瓦，占电网容量近10%;西北电网2011年底总装机容量将达896万千瓦，占全网总装机容量的9.33%。
大规模风电并网带来的挑战在享有风电所带来的清洁能源的同时，随着风电装机容量的不断提高，风电所固有的随机性、间歇性也给电网的安全、可靠运行提出越来越大的挑战，风电的大规模并网问题已经成为制约风电进一步发展的瓶颈。
电网运行对电能质量要求严格，其中为保证电网频率偏移量在要求范围内，即保证发电侧与负荷侧平衡。
传统的发电计划以发电机组出力的可靠性与可控性以及负荷的可预测性为基础，制定和实施发电计划。
然而，风能受到风速与风向的变化的影响，本身具有不可控、不可调的特征，风电出力具有的这种随机性和间歇性特征为电力系统的可靠运行带来新的挑战。
随着风电并网规模的进一步扩大，如果电力系统的运行方式不做出相应地调整和优化，电力系统的动态响应能力将不足以稳定风电功率大幅度、高频率的波动，其电能质量和动态稳定性将受到显著影响，这些影响反过来会限制系统准入的风电功率水平。
传统的解决方式传统上，解决大规模风电并网问题的方法主要有三种，即跨区调度、负荷管理和增大传统机组备份容量。
但上述三种方法从经济性和技术上都无法有效解决风电随机性和间歇性对电网稳定带来的隐患。
跨区调度：通过对风电场的合理布局以及对跨电网的实时调度，利用风电场间和跨电网间的补偿能力，吸纳更多的风电容量，保证电网的稳定可靠运行。
风能发电制氢系统以及应用案列介绍导读：1、风电制氢概述；2、风氢能源系统( WHHES)介绍；3、风氢系统优势及困难分析；4、风氢系统应用范例；5、风电制氢系统总体方案设计及弃风电力利用；6、吉林省长岭县龙凤湖20万千瓦风电制氢及HCNG示范项目详细介绍。
风电制氢风能是指地球表面大量空气流动所产生的动能。
全球的风能约为274×10的9次方MW，其中可利用的风能为2×10的7次方MW，为地球上可开发利用的水能总量的10倍。
中国10m高度层的风能资源总储量为43.5亿千瓦，其中实际可开发利用的风能资源储量为2.5亿干瓦。
另外，海上10m高度可开发和利用的风能储量约为7.5亿千瓦。
全国10m高度可开发和利用的风能储量超过10亿千瓦，仅次于美国、俄罗斯，居世界第3位。
陆上风能资源丰富的地区主要分布在“三北”地区(东北、华北、西北)、东南沿海及附近岛屿[84]。
德国物理学家阿尔伯特·贝茨( Albert betz)在1919年确定风力发电的理论效率为16/27，即59.3%，这就是著名的贝茨理论。
实际的发电效率更低，与风力发电机的参数、运行模式都有关系。
由于风速并非常数，风力发电整年的发电量不等于风机标示的发电率乘上所有的运转时间(一年内)。
实际产生的值与理论值(最大值)称为容量因子。
安装良好的风力发电机，其容量因子可达35%这样，标示1000kW的风力发电机，每年可发的电量最多到350kW。
丹麦物理学家 Poul la cour(1846-1908)是世界上第一个利用风力制氢的人。
1891年他建造了一台30kw左右的具有现代意义的风力发电机组，发出直流电并用于制氢，氢气储存在一个12m的容器中。
该项目得到丹麦政府资助。
他原先设想用氢气开车，由于内燃机没有制造成功，他就用氢气点燃他所教学的中学( Askov Folk High School)的灯[85]。
正在德国首都柏林以北120km的勃兰登堡州普伦茨劳推进的普伦茨劳风力氢项目拥有共计6MW风力发电设备，平时将生成的电力输入电网。
储能技术在风力发电系统中的应用发布时间：2021-11-09T07:58:21.703Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第14期作者：万谦[导读] 随着我国经济实力的快速提升，我国迎来了高速发展的全新时代，能源消耗不断加剧，因为大量化学能源如煤炭、石油等的大量使用，造成的环境问题日益突出，全世界都把目光转向了清洁能源，因此如何充分利用太阳能、风能等清洁能源对减少一次能源消耗及降低环境污染显得尤为重要。
中电投新疆能源化工集团哈密有限公司 839000摘要：随着我国经济实力的快速提升，我国迎来了高速发展的全新时代，能源消耗不断加剧，因为大量化学能源如煤炭、石油等的大量使用，造成的环境问题日益突出，全世界都把目光转向了清洁能源，因此如何充分利用太阳能、风能等清洁能源对减少一次能源消耗及降低环境污染显得尤为重要。
储能技术在风力发电系统还存在诸多不可预测的风险，致使风力发电系统的运行安全得不到保证。
因此，相关部门应不断树立自主创新的工作意识，完善并改进风力发电系统的运行缺陷，确保风力发电并网系统的技术管理水平稳步提高。
关键词：储能技术；风力发电系统；应用引言储能在未来我国能源体系建设中的关键地位越发突显，相继被纳入国家和地方“十四五”能源发展规划、电力发展规划、风力发电规划方案，作为战略性新兴产业重点布局。
1储能技术的作用分析（1）提高电性能质量。
风力发电的并网运行必须满足电能质量要求，相对来说，对孤岛运行的风力发电系统电能质量受天气影响更加明显，波动剧烈。
储能装置有稳定潮流，维持母线电压的稳定和调频等功能。
（2）削峰填谷。
目前的能源生产和消耗策略是即发即用，而电网负荷具有波动性。
用电高峰期，发电机组运行率较高，用电低谷期，发电机组运行率会降低，因此，部分发电机组总体利用率会降低，产生资源浪费。
如火电机组调峰，目前通过火电机组降出力是电网主要调峰手段之一，而火电机组降出力后，其燃料的利用效率也会降低，因此，通过火电机组降出力来调峰不但会降低火电机组的发电时长，造成发电设备的浪费，同时也会造成燃料的浪费。
0 引言随着经济社会的飞速发展，人类对能源的需求量也在与日俱增。
传统的化石燃料如煤炭、石油等被过度开采使用，引发了一系列的能源危机、环境污染和温室气体排放。
其中，温室气体致使全球气候加速变暖，引发一系列极端天气事件的发生。
针对这些问题，中国政府向世界宣布：中国于2030年前力争实现二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。
2021年3月15日，习近平总书记在中央财经委员会第九次会议上提出构建新型电力系统，构建新型电力系统正式成为实现“双碳”目标的重要抓手，我国的电力系统形态由三要素“源网荷”发展为“源网荷储”四要素。
国家能源局发布《新型电力系统发展蓝皮书》，要求深度融合长时间尺度新能源资源评估和功率预测、智慧调控、新型储能等技术应用，推动系统友好型“新能源+储能”电站建设（见图1）。
新型电力系统下的氢储能研究刘德民，刘志刚（东方电气集团东方电机有限公司，四川省德阳市 618000）摘 要：在“双碳”目标的指引下，新能源将逐步代替化石能源，而新能源主要为风电和太阳能发电，存在不稳定和间歇性，需要用储能的方式来提高新能源的稳定性。
同时，全球的能源利用一直朝着低碳的方向在发展，从生物质到煤炭、石油、天然气再到氢能，碳氢比一直在减少。
在新型电力系统下，氢储能对比传统电化学储能、热化学储能、热能储能、压缩空气储能、飞轮储能、抽水蓄能储能、超导储能等方面有着超高能量密度的独特优势。
截至目前，美国、德国、日本、中国等多个国家都发布了国家级氢能发展战略，氢储能可以说是终端实现绿色低碳转型的重要载体。
虽然优势明显，但氢储能产业发展形态和发展路径尚需进一步探索。
本文结合国内外储能现状、氢能产业发展情况以及氢能关键技术，探讨氢储能特征优势和关键技术，为氢能产业发展提供价值方向。
关键词：双碳；新型电力系统；储能；氢储能；氢产业中图分类号：TK91 文献标识码：A 学科代码：480.40 DOI：10.3969/j.issn.2096-093X.2024.02.007基金项目：四川省重大专项资金资助项目“变速抽水蓄能成套设备关键技术及核心装备研制”（2022ZDZX0041）。
风电耦合电解水制氢技术研究王㊀雄摘㊀要:当前ꎬ化石燃料的大量使用造成了全球变暖㊁空气污染等环境问题和日益加剧的能源危机ꎬ探索和开发新的替代能源已成为世界的课题ꎬ其中可再生能源是研究重点ꎮ氢具有高能量密度ꎬ被视为未来清洁而高效的能源载体而备受关注ꎬ基于可再生能源(风能㊁太阳能等)产生的富余电力电解水制氢是最有前途的方案之一ꎮ然而电解水制氢在很大程度上受到能耗高的限制ꎬ开发稳定㊁低成本的高效电催化剂是有效的解决方法ꎮ关键词:制氢ꎻ新能源ꎻ风机ꎻ容量匹配模式㊀㊀我国已具备产业化的初步条件ꎬ地方政府和氢能行业具有很高的发展积极性ꎮ目前珠三角㊁长三角和京津冀区域的发展势头强劲ꎬ氢能逐渐成为资本和行业竞逐的新领域ꎮ２０１９年ꎬ我国的水电㊁风电和光伏发电平均利用率有很大提升ꎬ分别达到９７％㊁９６％和９８％ꎮ虽然弃电率有了大幅度的下降ꎬ但随着全国可再生能源总装机容量的增长ꎬ新能源发电的弃电总量还是很可观的ꎮ因此ꎬ必须保障可再生能源的健康持续发展ꎮ一㊁风力发电制氢系统的主要优势(１)保证电力高效利用ꎮ风力发电机组首先可保证向电网供电ꎬ当电网客户端用电量较少时ꎬ剩余电能输送至电解水装置ꎬ把电能转变为氢能存储起来ꎻ当电网负荷过重ꎬ风电机组超负荷运行时ꎬ又可将氢气和氧气通过氢氧联合发电系统进行循环发电ꎬ将电能供给电网ꎬ最终实现电力的高效利用ꎬ起到 削峰填谷 作用ꎮ(２)实现能量可持续存储ꎮ由于风资源存在随机性㊁间歇性及无规律性等问题ꎬ导致风电电能品质差ꎬ大多情况被迫弃风ꎻ而且电能存储较难ꎬ传统的电化学储能㊁电磁储能及物理储能技术无法满足未来发展需求ꎬ且运行成本较高ꎬ电解水制氢的引入有效的解决了上述问题ꎬ实现了能量的可持续存储ꎮ(３)氢能综合利用ꎮ氢作为清洁㊁易存储㊁易传输的二次能源ꎬ既可以融入现有的燃气供应网络ꎬ实现电力到燃气的互补转化ꎬ又可以直接供应至氢能终端应用系统ꎬ符合未来纯绿色能源发展的需求ꎮ(４)优化能源结构ꎮ大容量㊁不稳定风电并网时会引起电网电压的大幅度波动ꎬ为调控和抑制这种波动ꎬ需要建造比风电场总容量大２~３倍的 调压控制电站 以解决输电稳定性问题ꎬ而这些调控电站却需要更多的传统能源来支持ꎬ综合考虑反而增大了传统能源的使用ꎬ无益于能源结构的优化ꎮ二㊁主要氢气制备技术(一)新型制氢技术生物法制氢是通过微生物代谢产氢ꎬ如微生物通过厌氧发酵和光合生物通过光合作用产生氢气ꎬ但是制氢产率和稳定性较低ꎬ大规模生产的可能性受到限制ꎻ生物质热解制氢主要是将生物质中的有机物组分通过热解过程转化为合成气(ＣＯ㊁Ｈ２)ꎮ为提高氢气产量ꎬ可将反应得到的ＣＯ再与Ｈ２Ｏ反应制取Ｈ２和ＣＯ２ꎻ光催化分解水制氢是一种较理想的制氢技术:它是直接利用太阳能来分解水制取Ｈ２ꎬ不消耗除太阳能以外的其他能源ꎮ这种技术对环境无污染ꎬ但是以目前技术水平较难实现ꎮ(二)碱性电解水制氢碱性电解水制氢技术的主反应在电解槽中进行ꎬ槽内装填电解质溶液ꎬ通过隔膜将槽体分为阴㊁阳两室ꎬ各电极置于其中ꎮ碱式电解水主要部件及原理所示ꎬ当在一定电压下电流从电极间通过时ꎬ则在阴极上产生氢气ꎬ在阳极上产生氧气ꎬ从而达到水电解目的ꎮ该技术一般在低温(７０ħ~８０ħ)下进行ꎬ以ＫＯＨ和/或ＮａＯＨ水溶液为电解质(质量分数２０％~３０％)ꎮ电解槽中的隔膜为石棉ꎬ电极一般采用镍基材料ꎬ产生的氢气纯度约为９９％ꎬ经分离后的氢气需配合脱附剂以除去其中的水分和碱雾ꎮ通常电解槽的最大工作电流密度小于４００ｍＡ/ｃｍ２ꎬ能耗约为４.５~５.５ｋＷｈ/ｍ３(标准)ꎮ为避免氢气/氧气渗透多孔石棉隔膜而引起爆炸危险ꎬ必须平衡阳极和阴极侧之间的压力ꎮ此外ꎬ碱性电解槽无法快速启动ꎬ并且加载响应缓慢ꎬ通常需要降低电压㊁增大电流来提高转化效率ꎮ其中ꎬ降低电压的主要方法是开发高性能电极材料和隔膜材料ꎬ并进一步优化槽体结构ꎮ三㊁风力发电与电解水制氢耦合技术研究进展根据隔膜不同ꎬ可将电解水制氢技术分为三种:碱水电解㊁质子交换膜水电解和固体氧化物水电解ꎮ碱水电解制氢的电耗一般为４.５~５.５ｋＷｈ/Ｎｍ３ꎮ电解水制氢的原料为水ꎬ生产过程几乎不产生废弃物ꎬ相对来说是一种绿色环保的制氢技术ꎮ随着电解水制氢技术逐渐成熟ꎬ其发展的道路会越来越宽阔ꎮＫＯＨ或ＮａＯＨ的水溶液作为碱水电解技术的电解质ꎬ隔膜一般采用石棉布ꎬ在直流电的作用下ꎬ水电解会生成Ｈ２与Ｏ２ꎮ碱水电解技术最早于２０世纪中期就实现了工业化ꎮ该技术是较成熟㊁成本也最低的电解水制氢技术ꎬ设备运行寿命可达１５年ꎮ质子交换膜(ｐｒｏｔｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍ￣ｂｒａｎｅꎬＰＥＭ)作为固体聚合物电解质(ｓｏｌｉｄｐｏｌｙｍｅｒｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅꎬＳＰＥ)水电解技术的隔膜ꎬ因而也被称为ＰＥＭ电解ꎮ质子交换膜水电解制氢的电耗一般为４.５~７.５ｋＷｈ/Ｎｍ３ꎮ以质子交换膜替代石棉膜传导质子ꎬ而且质子交换膜起到隔绝电极两侧的气体的作用ꎬ避免了碱水电解使用强碱性液体电解质所带来的缺点ꎮ但是ＰＥＭ电解设备造价高ꎬ限制在工程上的广泛应用ꎮ四㊁结束语综上所述ꎬ可借鉴风电㊁光伏所积累的经验进行合理的专项电价补贴ꎻ电网公司给予生物质发电足够重视ꎬ做好相关规划和产业推动工作ꎻ生物质发电企业通过技术设备升级等方式提升企业在环保层面的核心竞争力ꎮ总之ꎬ生物质能与氢能作为我国可再生能源和清洁能源的代表ꎬ二者的结合必将为我国建设成为环境节约型和资源友好型社会做出突出贡献ꎮ参考文献:[１]广证恒生新三板团队.电解水制氢＋管道运输是氢能发展方向[Ｎ].中国能源报ꎬ２０１９－１２－０２(１０).[２]佚名.大化所开发规模化电解水技术ꎬ制氢能耗降低１５％以上[Ｊ].低温与特气ꎬ２０１９ꎬ３７(５):５２.[３]王茂辉ꎬ吴震.浅谈电解水制氢的原理及发展[Ｊ].汽车实用技术ꎬ２０１９(１５):２３７－２３８.作者简介:王雄ꎬ大唐定边风力发电有限责任公司ꎮ４０２。
海上风电制氢技术现状与发展趋势摘要：国内外海上风电制氢均处于起步阶段，各国仍在探索可行的技术方案和商业化方案。
作为海洋能源综合利用的一种方式，伴随着海上风电的快速发展，海上风电制氢有望得到进一步应用，为海上风电消纳、海上风电输送系统建设提供新思路。
本文对海上风电制氢技术现状与发展趋势进行分析，以供参考。
关键词：海上风电；制氢技术；发展趋势引言海上风电制氢，就是将海上风力发出的电通过水电解制氢设备将电能转化为氢气并输送至用氢地，其具体的过程表现为：风力发电—电解水制氢—氢储运—应用到多种行业，比如运输业、工业热加工处理、化工行业等。
之所以看重海上风电制氢，主要原因包括：（1）随着海上风电离岸越来越远，外送电缆投资成本也逐步攀升，而且海上送出系统的建设需要大量的前期规划、勘测和审批等工作，施工期漫长，更需要各方的配合。
通过电解水方式，通过管道或船舶将氢气运输到用氢地，在成本和周期上都具备优势，甚至有些海域有现成的天然气管道可供使用，进一步降低了运氢成本。
（2）大规模海上风电对陆上电网形成了新的消纳压力。
借助风电制氢建立风储一体化系统，能够解决陆上的电网负担过重的问题，缓解电网连接问题对欧洲海上风电发展长期以来的困扰。
风电制氢有望加速海上风电进一步降低成本，进入平价上网时代。
1海上风电安全管理现状与挑战（1）海上风电机组相对于陆上来说故障率更高，因为它们面临的是一个更加恶劣的环境、更高难度的维护方式等。
一些安全管理工作缺少依据。
如出海作业人员的界定和资质要求、海上风电生产安全事故界定等方面依据缺乏。
（2）安全管理人才缺乏。
海上风电涉及多个领域或专业，相对于陆上风电海上风电安全管理人员需要更全面的专业知识，而大多数海上风电安全管理人员一般仅具备单一行业工作经验，不能满足海上风电安全管理的专业需求。
（3）突发事件应急能力不足。
海上风电一般离岸距离远，而海上风电发生事故概率又高于陆上风电，当发生事故后，应急救援人员很难第一时间进行有效处置。
风氢耦合储能技术在风力发电场的实际应用摘要：如何强化弃风量控制对于助力我国风力发电事业的发展有着重要影响，尽管现阶风力发电工程建设取得较为显著成效，但因弃风量过大、风电上网质量不理想使得风力发电价值与效益的体现受到影响。
而在风力发电场中合理融合风氢耦合储能技术，能够在保证风电质量符合要求的前提下，通过弃风消纳来助力我国风力发电事业的发展。
本文从风氢耦合储能技术的特点、原理分析入手，在此基础上阐明风力发电场中风氢耦合技术具体应用。
关键词：风氢耦合；风力发电；应用；储能技术我国能源与环境问题因化石能源的过度开采愈发严重，可再生能源技术的开发可以在促进能源利用模式转变的同时，通过对不可再生资源的合理控制来达到环境、资源问题环节的目的。
而作为可再生能源技术之一，风力发电工程建设在我国得到广泛普及，截止到2020年，风电并网的装机容量已超过209GW。
而在风力发电场建设与运营期间，风能储存成本过高、风能上网品质低等问题的存在，对风力发电的推广与普及产生一定程度限制。
正因此，探讨如何借助风氢耦合储能技术来提升风电上网的稳定性、安全性，对于助力我国风力发电事业发展有着重要影响。
1.风氢耦合储能技术特点与原理分析1.系统运行原理风氢耦合系统构成具体包括风电场、电解槽、储氢设备等，在电能生产期间涉及到电解水制氢与上网两部分，若风力发电场实际产生电量超出用电需求时，会以电解槽为载体将过剩功率进行电解水制氢，并实现以氢能的形式做到对剩余电量的有效存储。
若运行期间风电场实际发电量无法满足用电需求，储存的氢能通过转化处理来达到电能生产的目的，通过弃风消纳来达到提升发电量的目的。
1.特点分析1.燃料电池分析燃料电池的组成，具体包括电解液、电极以及电解质隔膜等，依据温度差别可划分为低温燃料、高温燃料电池两种[1]。
高温燃料电池常见形式包括固体氧化物、熔融碳酸盐形式，而低温燃料电池可氛碱式、磷酸式、质子交换模式等。
其中碱式燃料电池已在我国航天航空领域中得到广泛应用。
风电制取氢气的原理和方法
一、风电制氢原理1. 风力发电风电场的风力扇叶利用风能机械能,带动发电机转子产生电能,并经过控制系统转换为较低电压的直流电。
2. 电解水制氢直流电源连接电解池,在阳极发生水的氧化反应生成氧气,在阴极发生水的还原反应生成氢气,从而利用电力电解水制取氢气。
3. 可再生能源风力和水都是可再生的清洁能源,风电将风能转变为电能,再利用电力制取氢气,整个过程零碳排放,实现绿色制氢。
二、风电制氢方法1. 风机方案采用多种类型的风力发电机组,如水平轴风机、垂直轴风机等,根据风速选择合适类型的风机,将风能转換为电能。
2. 电解装置常用的电解池有碱性电解和质子交换膜电解装置。
还可配置压缩机或真空泵优化电解效率。
3. 存储运输将电解生成的氢气压缩储存于高压氢气瓶中,并使用罐车等输送和运输至需氢制氢站点。
4. 制氢站选址结合风能资源分布情况,选择风速较大、风电设备利用小时较高的地区建立制氢站,降低系统成本。
5. 水资源利用考虑空气湿度、降水量等因素,利用当地水资源作为电解的原料,海水区域可考虑海水制氢。
6. 独立微网风电制氢系统可以构建独立的微电网,提高自身供电稳定性,备用电池确保电解系统稳定运行。
7. 氢气存储配套建设地下氢气储存系统,储存多余氢气,平衡电解系统负荷需求。
三、发展前景风电制氢结合可再生能源与绿色制氢,是可持续发展的重要途径。
随着相关技术进步与成本下降,风电制氢将获得更广阔的应用前景。
现代电子技术Modern Electronics TechniqueJun.2023Vol.46No.122023年6月15日第46卷第12期近年来，我国风电产业发展迅猛，风电渗透率逐年增高，但是其随机性和间歇性的特点给电网带来了很大的影响[1]。
平抑风电波动以减小风电并网影响的方式可分为改进风电机组和增加辅助储能装置两类[2]。
其中前者多以减小风能捕获效率为代价，从而使发电经济性较低，后者随着材料和控制技术的发展正逐渐成为研究热点。
通过将不同特性的储能装置组合起来可提高风电场运行的功能性和经济性。
储能装置按照出力特性可分为能量型和功率型。
前者以蓄电池和氢气储能为代表，响应速度慢，能量密度大，可用来处理能量占比高的低频波动分量；后者以超级电容和飞轮储能为代表，响应速度快，能量密度小，可用来处理能量占比低的高频DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2023.12.001引用格式：杜刚，陈洁，高陆军.基于优化变分模态分解的混合储能平抑风电波动策略[J].现代电子技术，2023，46（12）：1⁃7.基于优化变分模态分解的混合储能平抑风电波动策略杜刚，陈洁，高陆军（新疆大学，新疆乌鲁木齐830017）摘要：为解决风力发电随机、间歇特性造成的功率波动问题，文中提出将氢气储能和超级电容器组合成混合储能系统接入风电场中，以平抑风电波动。
采用滑动平均滤波确定并网功率和混合储能功率；在储能功率分配方面，针对现有VMD 算法参数选择上存在主观性和经验性的问题，提出使用灰狼优化算法对分解个数K 及惩罚项α进行寻优，避免分解后各模态之间发生频率混叠的现象。
此外，为将各储能设备荷电状态维持在合理范围内，避免过度充放电，采用模糊控制对功率指令进行二次修正。
最后以新疆某地区的风电场数据为依据，在Matlab/Simulink 中进行仿真，仿真结果表明所提策略具有有效性。
关键词：风电波动平抑；混合储能；变分模态分解；功率分配；参数优化；指令修正中图分类号：TN713+.92⁃34；TM614文献标识码：A文章编号：1004⁃373X （2023）12⁃0001⁃07Strategy of hybrid energy storage for wind power fluctuation smoothing based onoptimized variational mode decompositionDU Gang,CHEN Jie,GAO Lujun(Xinjiang University,Urumqi 830017,China)Abstract ：To solve the problem of power fluctuation caused by the random and intermittent characteristics of wind power generation,it is proposed that a hybrid energy storage system composed of hydrogen energy storage and super capacitors is connected to the wind farm to suppress wind power fluctuations.The sliding average filtering is used to determine grid ⁃connection power and hybrid energy storage power.In terms of energy storage power distribution,a grey wolf optimization algorithm is proposed to optimize the number of decomposition K and penalty factor αfor the subjectivity and experience of the parameter selection in existing variational mode decomposition (VMD)algorithm,so as to avoid frequency aliasing among different modes after decomposition.In addition,in order to maintain the charging state of each energy storage device within areasonable range and avoid excessive charging and discharging,fuzzy control is adopted for secondary correction of power commands.Based on wind farm data from a certain region in Xinjiang,the simulation was conducted in Matlab /Simulink.The simulation results show that the proposed strategy is effective.Keywords ：wind power fluctuation suppression;hybrid energy storage;variational mode decomposition;power distribution;parameter optimization;command correction收稿日期：2022⁃10⁃20修回日期：2022⁃12⁃08基金项目：新疆维吾尔自治区自然科学基金项目（2019D01C078）；中央引导地方科技发展专项资金项目（ZYYD2022B11）1现代电子技术2023年第46卷波动分量[3]。
2020年12月Power Electronics December2020基于固体氧化物电解池的风电综合储能系统赵晨欢，李一枫，张文强，于波(清华大学，核能与新能源技术研究院，北京100084)摘要：为解决“弃风”和风电的跨季节调用问题，需要建设与风电配套的储能系统。
其中氢储能系统由于能量密度高、储存周期长等优势，适合与风电系统耦合，进行大规模、长周期的能量转移。
传统观点认为，由于不适应风电的波动性，固体氧化物电解池(SOEC)不适合与风电系统耦合。
但最新研究表明,SOEC在快速波动的电力输入下仍可以保持运行稳定。
同时.SOEC还具有可以进行共电解和可逆运行的独特优势。
基于此，这里提出了一种与风电耦合的电-氢-产-热联供的综合储能系统，根据需求可以实现多种能量输出形式，既可以实现“弃风”的有效利用，也可以作为能源清洁高效利用的微网体系。
关键词：风电；氢储能系统；固体氧化物电解池中图分类号:TM315文献标识码：A文章编号:1000-100X(2020)12-0032-05A Comprehensive Energy Storage System for Wind Power Based on SOECZHAO Chen-huan,LI Yi-feng,ZHANG Wen-qiang,YU Bo(Institute of Nuclear and New Energy Technology,Tsinghua University,Beijing100084,China) Abstract:The application of energy storage system is an efficient way to alleviate the problem of wind power curtailment and realize the inter-seasonal invocation of wind power.Due to the advantage of high energy density and long storage cycle,energy storage system by hydrogen is suitable for coupling with wind power system.The conventional view is that solid oxide electrolysis cell(SOEC)doesn11match the wind power system with high volatility. However, the latest research has demonstrated that SOEC stack can maintain operation stability under rapidly fluctuating power input.In addition,the co-electrolysis technology and reversible operation help to expand the limit of SOEC.Based on these,a comprehensive energy storage system with output of electricity・hydrogen-production-heat is proposed.The system can not only realize the effective utilization of"wind power curtailment”，but also can be used as a micro grid system for clean and efficient usage of energy.Keywords:wind power；energy storage system by hydrogen；solid oxide electrolysis cellFoundation Project:Supported by National Natural Science Foundation of China(No.91645126,21273128)；Tsinghua University Initiative Scientific Research Program(No.2018Z05JZY010)；Tsinghua-MIT-Cambridge Low Carbon Energy University Alliance Seed Fund Program(No.201LC004)1引言为应对全球气候变化和降低碳排放,近年来我国大力发展和推广低碳能源技术。
制氢与发电一体式氢能储能技术随着能源需求的不断增长，传统能源资源的枯竭和环境污染问题日益突出，氢能作为一种清洁、高效的能源形式受到了广泛关注。
制氢与发电一体式氢能储能技术是一种将制氢和发电两个环节结合起来的新型能源储存技术，可以有效解决储能和能源转换的问题。
传统的氢能储存技术主要有液氢储存、气体压缩储存和吸附储存等形式，但这些技术存在着储存密度低、安全隐患大、成本高等问题。
而制氢与发电一体式氢能储能技术能够将制氢和发电两个环节有机地结合在一起，充分利用能源，提高能源利用效率。
制氢与发电一体式氢能储能技术的基本原理是利用可再生能源进行电解水制氢，并将产生的氢气在需要电能的时候通过燃料电池进行发电。
具体来说，该技术包括电解水制氢、氢气储存和燃料电池发电三个主要环节。
电解水制氢是将水分解为氢气和氧气的过程。
通过输入电能，水中的氢离子和氧离子被电解分离，产生氢气和氧气。
这一过程需要使用电解设备，如电解槽和电解膜等。
制得的氢气需要进行储存。
传统的氢气储存方式包括压缩和液化两种形式，但这些方式存在着储存密度低、安全风险高等问题。
而制氢与发电一体式氢能储能技术可以通过将氢气储存与发电设备有机结合，将氢气储存在燃料电池内部，避免了储存过程中的能量损失。
储存的氢气通过燃料电池进行发电。
燃料电池是一种将氢气和氧气进行化学反应产生电能的设备。
在燃料电池内部，氢气与氧气发生氧化还原反应，产生电子流和热能。
这些电子流可以通过外部电路输出电能，供给电力设备使用。
制氢与发电一体式氢能储能技术的优势主要体现在以下几个方面：该技术可以充分利用可再生能源，如风能、太阳能等进行制氢和发电。
这些可再生能源具有丰富的资源和环境友好的特点，在能源转换过程中不会产生二氧化碳等污染物，有助于减少温室气体的排放。
制氢与发电一体式氢能储能技术能够提高能源利用效率。
传统的能源储存技术存在着能量转换损失的问题，而该技术将制氢和发电两个环节结合在一起，能够充分利用能源，提高能源利用效率。
风力制氢储能技术
风力制氢储能技术是一种将风能转化为氢能进行储存的技术。
该技术通过风力发电设备将风能转化为电能，再将电能用于电解水制氢，最终将氢气储存于储氢罐内，以实现能量的储存和利用。
风力制氢储能技术的优点在于，它可以在风能充足时制取氢气用于储存，而在风能不足时则可以利用储氢罐中的氢气进行发电，从而实现能源的平衡。
此外，制取氢气的过程中不会产生任何碳排放，因此这种技术被认为是一种低碳、环保的能源储存方式。
目前，风力制氢储能技术在一些发达国家已经开始得到应用。
例如，德国已经建成了一个风力制氢储能系统，可以将风能转化为氢能进行储存，并且在需要时将氢气用于发电。
未来，随着技术的不断进步和应用范围的扩大，风力制氢储能技术有望成为一种重要的能源储存方式，为实现可持续发展和能源转型做出贡献。
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氢能、风电与光伏发电互补系统技术开发与应用方案一、实施背景随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，清洁能源的开发和利用成为了全球能源转型的重要方向。
氢能、风电和光伏发电作为清洁能源的代表，具有环保、可再生、高效等优势，被广泛应用于能源领域。
然而，由于氢能、风电和光伏发电的特点和限制，单一能源的利用效率和稳定性有限。
因此，开发和应用氢能、风电和光伏发电的互补系统技术成为了当前产业结构改革的重要课题。
二、工作原理氢能、风电和光伏发电互补系统技术的工作原理是通过将不同能源进行互补，实现能源的高效利用和稳定供应。
具体而言，该系统技术将风能和光能转化为电能，用于电解水制备氢气；同时，氢气可以作为能源储存和传输媒介，用于满足能源需求的高峰和低谷时段。
通过将氢气与风电和光伏发电相结合，可以实现能源的高效转化和利用，提高能源供应的可靠性和稳定性。
三、实施计划步骤1. 技术研发阶段：开展氢能、风电和光伏发电互补系统的关键技术研发，包括氢气生产、储存、传输和利用等方面的技术创新。
2. 实施示范项目：选择适合的地区和场地，建设氢能、风电和光伏发电互补系统示范项目，验证技术可行性和经济效益。
3. 推广应用阶段：在示范项目的基础上，推广应用氢能、风电和光伏发电互补系统技术，建设更多的互补系统项目，实现规模化应用。
四、适用范围氢能、风电和光伏发电互补系统技术适用于能源供应不稳定的地区和场景，如偏远地区、岛屿、山区等。
同时，该技术也适用于能源需求波动较大的行业，如交通运输、工业制造等领域。
五、创新要点1. 整合利用不同能源：通过将风能和光能转化为电能，再利用电能进行水电解产生氢气，实现能源的高效转化和利用。
2. 氢气储存和传输技术：研发高效、安全的氢气储存和传输技术，解决氢气的存储和传输难题，提高能源供应的可靠性和稳定性。
3. 智能能源管理系统：开发智能能源管理系统，实现对氢能、风电和光伏发电互补系统的优化调度和能源分配，提高系统的运行效率和经济性。
电解水制氢技术在可再生能源发电领域的应用1、引言随着国民经济的迅速增长，对能源的需求日益旺盛，能源短缺以及化石能源所产生的环境污染问题日益尖锐.新能源资源潜力大，可持续利用，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面发挥了重要作用，已引起了国际社会的广泛关注。
在能源安全与环境保护的双重压力下,技术相对成熟、具备规模化开发条件的风力发电、太阳能光伏发电、太阳能光热发电等在世界范围内取得了飞速发展。
由于风能等可再生能源自身特点决定了风电、太阳能发电等是典型的随机性、间歇性电源。
其大规模并网发电对电网的安全稳定和运行调度等诸多方面均有很大影响。
特别是随着可再生能源发电规模的不断扩大,对电网的影响将更加显著，这已成为制约可再生能源发电规模化发展的严重障碍.电解水制氢是一种高效、清洁的制氢技术，其制氢工艺简单，产品纯度高，氢气、氧气纯度一般可达99.9％,是最有潜力的大规模制氢技术。
特别是随着目前可再生能源发电的日益增长，氢气将成为电能存储的理想载体。
通过将可再生能源发电经过电解水制氢技术，将可再生能源产生的电能转化为氢能进行储存，并且根据实际需要，还可通过后续化工过程将氢能转化为甲烷、甲醇及其他液态燃料等.目前我国氢气年产量已逾千万吨规模,位居世界第一。
工业规模的制氢方法主要包括甲烷蒸汽重整和电解水制氢，其中电解水制氢的产量约占世界氢气总产量4％。
尽管甲烷蒸汽重整是目前最经济的制氢方法，但其在生产过程中不仅消耗大量化石燃料,而且产生大量二氧化碳。
电解水制氢工艺过程简单，产品纯度高，通过采用可再生能源作为能量来源，可现氢气的高效、清洁、大规模制备，该技术也可以用于CO2的减排和转化，具有较为广阔的发展前景。
目前的电解水制氢方法主要有三种:碱性电解水制氢，固体聚合物电解水制氢，及高温固体氧化物电解水制氢。
碱性电解水制氢是目前非常成熟的制氢方法，目前为止，工业上大规模的电解水制氢基本上都是采用碱性电解制氢技术，该方法工艺过程简单，易于操作。
39第1卷 第18期产业科技创新 2019，1（18）：39~40Industrial Technology Innovation储能技术在风电并网中的应用分析吴天太（中国三峡新能源（集团）股份有限公司西北分公司，甘肃 兰州 730000）摘要：风电属于一种清洁性能源，有利于解决当今社会能源短缺的问题。
科技不断高速发展，研究人员也更加重视储能技术，在风电并网中利用储能技术模块，可以提高风电并网系统的稳定性。
文章分析了储能技术在风电并网中的应用，降低电力系统的冲击力，促进风电能源可持续发展。
关键词：储能技术；风电并网；应用措施中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2019）18-0039-02近些年我国能源短缺问题越来越严重，影响到社会经济发展。
风力发电不会产生污染，同时可以保障投资效益，因此我国加大力度建设风电并网系统。
但是风力发电具有不稳定性和不确定性，大规模的建设风电并网，将会影响到电力系统的安全性和稳定性，这就需要利用储能技术提升风电并网系统的稳定性，使风电场输出功率不断提高，同时可以保障电能质量。
1 风电并网需要解决的问题1.1 需要提高频率稳定性风力发电工作主要是利用风资源实现发电功能，因为风资源具有波动性和间歇性，因此风力发电输出功率也具有波动性和间歇性，这样会影响到电网稳定性。
风电并网会影响到电网电压稳定性和频率稳定性，不断提高风电比例，最终导致电压和频率波动超过了范围值，导致电网电压出现崩溃事故。
1.2 需要降低低电压穿越的影响在风电并网系统运行过程中，因为跌落PCC电压，导致风电机组发生过电压和过电流等问题，冲击到风电机组，因此损坏风电机组。
如果电网发生故障，将会在电网中自动解列风电机组，引发电网连锁反应，影响到电网安全性，如果电网具有较高的风电比例，发生电网故障之后影响到电网安全性，技术人员需要维持风电并网状态，为电网提供无功功率，支撑电网电压稳定性。
风能太阳能制氢的原理
1. 可利用风力发电机产生的电,经电解槽电解水制取氢气。
电解时在阳极产生氧气,阴极产生氢气。
2. 也可以用光伏电池板吸收太阳光电化学反应生成电流,再驱动水的电解来制取氢气。
3. 风能、光伏发电的间歇性通过电池储存,可使电解系统稳定运行,确保氢气产量。
4. 太阳能热化学循环中,可使用金属氧化物将水热分解为氢气和氧气。
再生循环可持续获得氢气。
5. 采用光电化学的方法,如用光催化剂直接分解水生成氢气,无需电力输入。
6. 光生物学制氢利用藻类和细菌的光合作用产氢,但效率较低。
仍需提高。
7. 利用绿色可再生能源制取氢气,可获得无污染的燃料来源,推动氢能源经济。
8. 但包括制氢效率在内,相关技术还有很大提升空间。
需要持续研发进步。
9. 未来可期待风能、太阳能大规模应用于可再生氢能产业,推动低碳发展。
以上简要概括了可再生能源制氢的几种途径,基本原理都是化学或物理手段分解水生产氢气。
