氢光联合供电系统的能量管理

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。

第30卷 第12期2023年12月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.12海上制氢平台电力系统与电能管控技术研究蔡连博，杜银昌，张永革，平 洋，王维高（海洋石油工程股份有限公司，天津 300459）摘 要：闸述了海上多能发电制氢无人平台供配电系统技术方案和电能管控技术方案的研究。

研究制氢设备电力需求以及运行工况，对海上制氢平台的电力负荷进行计算和分析。

结合风能、波浪能、潮流能等新能源发电特性，提出海上制氢平台电气系统架构和多能互补的电能管控技术方案。

该系统结构和控制策略能够有效地利用各类发电装置电能，避免发电装置的频繁启停、无效启动，有效管控各类发电装置间以及与储能装置间电能的交叉应用和转换，提高电力系统的整体可靠性、稳定性。

关键词：海上制氢平台；多能互补；新能源发电；无人平台中图分类号：TE54；TN965 文献标志码：AResearch on the Power System and Energy Control Technology ofOffshore Hydrogen Production PlatformsCai Lianbo ，Du Yinchang ，Zhang Yongge ，Ping Yang ，Wang Weigao（Offshore Oil Engineering Co., Ltd.,Tianjin,300459, China ）Abstract：Research on the technical solutions for the power supply and distribution system and electrical energy control tech-nology of an unmanned platform for offshore multi energy power generation and hydrogen production. The power demand and operating conditions of hydrogen production equipment were studied, and the power load of offshore hydrogen production plat-forms was calculated and analyzed. Propose an electrical system architecture for offshore hydrogen production platforms and a multi energy complementary electric energy management and control technology solution, combining the characteristics of new energy generation such as wind energy, wave energy, and tidal current energy. The system structure and control strategy can effectively uti-lize the electrical energy of various power generation devices, avoiding frequent and ineffective startup of power generation devices. Effectively control the cross application and conversion of electricity between various power generation devices and energy storage devices, and improve the overall reliability and stability of the power system.Key words：offshore hydrogen production platform ；multi energy complementary ；new energy power generation ；unmanned platform收稿日期：2023-10-12作者简介：蔡连博（1983-），男，吉林四平人，硕士，高级工程师，电气工程师，研究方向：海上油气平台的设计。

电力电子技术在电力系统能量管理中的应用电力电子技术是指应用于电力系统中的电子元器件和电子设备，以实现能量的调控、转换和管理的技术。

随着能源的日益紧缺和环境问题的日益严重，电力电子技术在电力系统的能量管理中发挥着越来越重要的作用。

本文将重点论述电力电子技术在电力系统能量管理中的应用。

一、能量调控与转换1. 无功补偿技术无功补偿技术通过电力电子设备，可以实现对电力系统中电流的调控，提高功率因数，减少无功功率损耗，提高电能利用效率。

常见的无功补偿设备包括静止无功发生器（SVC）、静止无功补偿装置（STATCOM）等。

这些设备通过电容器或电感器的合理组合，对电力系统中的无功功率进行补偿，实现电能的高效利用。

2. 变频技术变频技术是电力电子技术在电力系统中的一项重要应用。

通过变频技术，可以将直流电能转换为交流电能，实现不同频率的电能传输和转换。

变频技术广泛应用于电力系统中的电机控制、交流输电、电力负荷调整等方面，提高了电能的利用效率和稳定性。

二、能量管理系统1. 能量监测与控制系统能量管理系统是指通过电力电子技术，实现对电力系统中的能量流进行实时监测和控制的系统。

能量监测与控制系统可以实时采集电网中的电压、电流、功率等参数，通过对这些数据的分析和处理，实现对电力系统的能量流量的控制和管理。

2. 储能技术储能技术是电力电子技术在电力系统能量管理中的另一重要应用。

通过储能技术，可以将电能转化为其他形式的能量储存起来，以便在需要时释放。

常见的储能技术包括电池储能、超级电容储能、储热技术等。

这些储能技术可以提高电力系统的供电可靠性，减少对传统能源的依赖。

三、能量管理策略1. 频率调控策略频率调控策略是电力电子技术在电力系统能量管理中的一种重要应用。

通过对电力系统中的频率进行调节，可以实现对供电负荷的动态平衡。

频率调控策略可以提高电力系统的稳定性和供电质量，同时减少对传统能源的消耗。

2. 负荷优化策略负荷优化策略是指通过电力电子技术对电力系统中的负荷进行智能调度和优化，以提高能量利用效率。

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）。

氢动力系统的能量管理与控制策略一、引言氢动力系统作为清洁能源的一种重要形式，已经成为了全球汽车行业的研究热点。

随着全球对环境污染和气候变化问题的重视，氢动力系统具有零排放、高能效等优点逐渐受到了广泛关注。

然而，氢能源系统在运行过程中存在着能源利用率低、储氢成本高等问题，如何有效管理和控制氢动力系统的能量，提高能源利用效率成为了亟待解决的问题。

二、氢动力系统能量管理的现状分析1. 氢动力系统的组成氢动力系统主要包括氢气储存、氢气传输、燃料电池和电动机等部件。

其中，氢气储存和传输的能源损耗较大，直接影响了系统的能量利用效率。

2. 能量管理策略目前氢动力系统的能量管理主要包括动态能量管理和静态能量管理两种策略。

动态能量管理主要是根据系统运行状态实时调整能量分配，静态能量管理则是通过预先设定参数进行能量管理控制。

3. 存在的问题目前氢动力系统的能量管理策略存在着能量浪费、能量利用率低等问题。

缺乏有效的能量控制策略，导致系统整体性能不尽如人意。

三、氢动力系统能量管理与控制策略1. 基于模型预测控制的能量管理策略模型预测控制是一种基于系统动态模型对未来系统行为进行预测，并根据预测结果进行调整的控制策略。

将模型预测控制应用于氢动力系统的能量管理中，可以根据系统状态实时调整能量分配，提高系统的能源利用效率。

2. 基于深度学习的能量管理策略深度学习是一种技术，可以对大量数据进行学习和训练，并从中提取规律，用于系统控制和优化。

将深度学习技术应用于氢动力系统的能量管理中，可以根据系统实时数据对系统进行智能调度，提高系统的能源利用效率。

3. 基于优化算法的能量管理策略优化算法是一种通过寻找最优解的方式对系统进行优化的算法。

将优化算法应用于氢动力系统的能量管理中，可以通过寻找最优能量分配方案，提高系统的能源利用效率。

四、案例分析以某氢动力汽车为例，对比不同能量管理策略在系统性能和能源利用效率方面的影响。

通过实际数据对比分析，找出最适合该系统的能量管理策略，并进行系统性能评价。

风光储氢综合能源系统容量配置策略优化研究
白金彤;董鹤楠;杨雨琪;马少华;宁晨
【期刊名称】《东北电力技术》
【年(卷),期】2024(45)3
【摘要】在风光机组大量扩张下,风能和光能的间歇性和波动性等特点造成了严重弃风弃光现象。

为解决该问题,将电解水制氢技术与综合能源系统相结合,并结合储能发电设备,构建风光储氢综合能源系统。

首先,建立风光储氢综合能源系统中各单元模型;其次,考虑各单元的约束条件和系统运行特性,建立综合考虑可靠性、经济性及弃电率的多目标容量配置策略。

在此基础上,利用MATLAB和商用求解器CPLEX对模型进行配置求解优化,分析系统在有无储氢技术的2种运行模式及系统有储氢技术时,3组权重系数对容量分配的影响。

研究结果可为风光储氢综合能源系统容量配置策略优化提供参考。

【总页数】6页(P44-49)
【作者】白金彤;董鹤楠;杨雨琪;马少华;宁晨
【作者单位】沈阳工业大学电气工程学院;国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院;朝阳燕山湖发电有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TK01
【相关文献】
1.风光氢储综合能源系统优化配置
2.考虑光热集热单元的氢储能热电联供综合能源系统容量优化配置
3.耦合氢储能的综合能源园区系统容量配置与运行优化
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光（伏）储（能）一体发电系统的储能配置和能量管理策略研究是一个涉及多个领域的复杂问题。

以下是一些关于这个主题的要点：
储能配置：
1.储能技术选择：光储一体发电系统中，常用的储能技术包括蓄电池储能、超级电容储能、飞轮储能等。

这些技术各有优缺点，需要根据具体应用
场景和需求进行选择。

2.储能容量配置：储能容量的配置需要根据光伏系统的发电量、负荷需求、电价波动等因素进行综合考虑。

一般来说，储能容量的配置应满足系统
在无光照或低光照条件下的能量需求，同时考虑经济性因素。

3.储能系统布局：储能系统的布局需要考虑光伏系统的布局、电网接入点、地形地貌等因素。

合理的布局可以减小能量损耗，提高系统效率。

能量管理策略：
1.优化调度策略：通过预测光伏出力、负荷需求等信息，制定储能系统的充放电策略，实现光伏和储能系统的优化调度。

这可以提高系统的经济性
和稳定性。

2.并网控制策略：对于并网型光储一体发电系统，需要考虑与电网的互动。

在并网运行时，需要制定合理的控制策略，保证系统的稳定运行和电能
质量。

3.孤岛运行策略：在孤岛运行模式下，光储一体发电系统需要独立供电。

这时需要制定合理的能量管理策略，保证系统的供电可靠性和经济性。

总之，光储一体发电系统的储能配置和能量管理策略研究是一个涉及多个领域的复杂问题。

需要综合考虑技术、经济、环境等因素，制定合理的策略，实现系统的高效、稳定、经济运行。

主题：5kw氢燃料电池氢气流量调节技术探究一、概述随着新能源技术的不断发展，氢燃料电池作为一种清洁高效的能源形式，逐渐受到人们的关注。

而在氢燃料电池系统中，氢气流量的调节对于其稳定性和性能具有重要影响。

本文旨在探讨5kw氢燃料电池系统中氢气流量的调节技术，以期为相关研究和应用提供参考。

二、氢燃料电池系统概述1. 氢燃料电池原理氢燃料电池是一种将氢气和氧气通过化学反应转化为电能的装置，其原理是利用氢和氧的氧化还原反应生成电能和水。

其中，氢气是氢燃料电池的重要能源来源，因此氢气流量的调节对于保证电池系统的稳定运行至关重要。

2. 5kw氢燃料电池系统结构5kw氢燃料电池系统一般包括氢气储罐、氢气输送管道、氢气流量调节装置、电解质膜堆、电动机等组成。

其中，氢气流量调节装置是保证氢气进入电解质膜堆的关键部件。

三、氢气流量调节技术研究1. 氢气流量调节原理氢气流量调节技术是指通过控制氢气的流量、压力等参数，以满足电解质膜堆和电站系统的工作需要。

常见的氢气流量调节原理包括阀门调节、流量计控制、压力控制等方法。

2. 阀门调节技术阀门调节技术是指通过调节氢气流量调节阀的开度，从而实现对氢气流量的控制。

其优点是操作简单、成本较低，但同时存在响应速度慢、精度低等缺点。

3. 流量计控制技术流量计控制技术是利用流量计监测氢气流量，并通过控制系统实时调节流量控制阀，以实现对氢气流量的精确控制。

该技术具有响应速度快、精度高的优点，但设备复杂、成本较高。

4. 压力控制技术压力控制技术是通过控制氢气储罐内的压力来实现对氢气流量的控制。

该技术简单可靠，但对氢气输送管道和阀门的密封性要求较高。

四、氢燃料电池系统氢气流量调节技术选择与优化1. 技术选择原则在选择氢气流量调节技术时，需要考虑系统的实际需求、成本、精度要求、可靠性等因素。

针对5kw氢燃料电池系统，应该根据系统的特点和工况选择合适的氢气流量调节技术。

2. 技术优化措施针对不同的氢燃料电池系统，可以采取一些技术优化措施，以提高氢气流量调节的精度和稳定性。

交直流混合微电网系统能量管理的研究随着能源需求的不断增长和能源转型的推进，微电网系统作为一种新兴的能源供应方式，逐渐受到人们的关注。

交直流混合微电网系统作为一种融合了交流和直流能源的新型能源供应系统，具备更高的能源利用效率和更强的供电可靠性，因此在能源管理领域具有广阔的应用前景。

交直流混合微电网系统的能量管理是保证系统正常运行和提高能源利用效率的关键。

能量管理的核心任务是对系统内各种能源进行协调调度和优化控制，以实现能源的高效利用和供需的平衡。

本文将从能量管理的角度对交直流混合微电网系统的研究进行探讨。

首先，交直流混合微电网系统的能量管理需要考虑到不同能源之间的互补性。

交流能源和直流能源在供电方式、输电损耗等方面存在差异，因此在能量管理中需要合理选择能源转换和传输的方式，以最大程度地利用各种能源的优势。

同时，还需要建立能源之间的互补关系，实现能源的共享和灵活调度，从而提高能源利用效率。

其次，交直流混合微电网系统的能量管理需要考虑到供需平衡的问题。

由于能源供应的不稳定性和用户需求的多样性，能量管理需要对能源的供需进行精确的预测和调度。

通过建立合理的能源调度模型和优化算法，可以实现能源的平衡和供需的匹配，从而提高能源的利用效率和供电的可靠性。

最后，交直流混合微电网系统的能量管理需要考虑到系统的安全性和可靠性。

能量管理需要对系统的运行状态进行实时监测和分析，及时发现和处理能源故障和隐患。

通过建立健全的安全监控和预警机制，可以保证系统的安全运行，并提高能源供电的可靠性。

综上所述，交直流混合微电网系统的能量管理是实现能源高效利用和供需平衡的关键。

通过合理选择能源转换和传输的方式、建立能源之间的互补关系、实时监测和分析系统的运行状态等手段，可以提高交直流混合微电网系统的能源利用效率和供电可靠性，为能源转型和可持续发展提供有效的技术支持。

氢能源汽车的控制系统与自动化原理随着环境污染和能源危机的不断加剧，氢能源汽车作为未来可持续发展的关键技术之一，备受瞩目。

与传统燃油车相比，氢能源汽车具有零排放、高效能、快速加氢等优势，但其控制系统和自动化原理也变得尤为重要。

本文就氢能源汽车的控制系统与自动化原理展开讨论。

一、氢能源汽车的控制系统介绍氢能源汽车的控制系统由多个关键组件组成，包括氢燃料电池、氢气储罐、电动机、电控系统等。

这些组件通过控制系统紧密配合，实现氢能源汽车的高效运行。

1. 氢燃料电池氢燃料电池是氢能源汽车的核心能源转化装置，将氢气与氧气反应产生电能。

氢燃料电池的控制系统需确保其正常供电、电压稳定，同时监测电流和输出功率等关键参数。

2. 氢气储罐氢气储罐是存储氢气的关键设备，用于提供氢气供给燃料电池。

控制系统需要实时监测氢气储罐的压力和温度，确保氢气供给的稳定性和安全性。

3. 电动机电动机是氢能源汽车的动力源，负责将电能转换为机械能驱动车辆运行。

控制系统需要实时调节电动机的转速和转矩，确保车辆的平稳加速和运行效率。

4. 电控系统电控系统是氢能源汽车控制的大脑，负责监测和控制各个系统的运行状态并作出响应。

电控系统需要实现氢气供给控制、能量管理、安全保护等功能，确保汽车的正常运行和安全性。

二、氢能源汽车的自动化原理氢能源汽车的自动化原理是利用先进的传感器、控制算法和通信技术，实现车辆的自动控制和智能化管理。

1. 传感器技术氢能源汽车借助各种传感器实时感知各项参数，如车速、车距、氢气浓度等。

通过传感器技术，控制系统能够获得准确的信息，为后续控制决策提供数据支持。

2. 控制算法控制算法是氢能源汽车自动化的核心，通过对各个组件的数据进行分析和处理，实现车辆的自主控制。

控制算法可以根据传感器数据调整发动机功率、调节刹车力度、优化能量转化等，提升车辆的性能和效率。

3. 通信技术通信技术在氢能源汽车的自动化中起到关键作用，通过与基站或其他车辆进行通信，实现车辆间的信息交互和协作。

光伏与市电联合供电系统的能量管理控制张春龙;邵丽华;戴未然【摘要】选择市电作为补充能源，提出一种由太阳能光伏与市电联合的供电系统．该系统由太阳能电池、市电、DC—DC变换器和功率因数校正变换器组成,针对系统中存在两个供电电源问题,制定了合理的能量管理控制方案保证两个电源能协调工作,根据太阳能电池和负载的工作状态，确定控制系统合适的工作模式，以此来控制系统能量流,实验结果验证了所提出的能量管理控制方案的有效性.%The commercial power is selected as the back-up energy and a hybrid power system composed of photo- voltaic and commercial power is proposed. The system is composed of a solar cell, the commercial power, a DC-DC converter, a power factor correction converter (PFC) and DC load. The power management is presented for the hy- brid power system to utilize the solar energy. The core of the power management strategy is to keep the system work under suitable mode to control the power flow of the system, according to the work status of the solar cells and the load. The experimental results have confirmed the effectiveness of the power management strategy.【期刊名称】《南通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(011)003【总页数】6页(P5-10)【关键词】太阳能光伏电池;市电;供电系统;能量管理【作者】张春龙;邵丽华;戴未然【作者单位】南通职业大学电子信息工程学院,江苏南通226007;南通职业大学电子信息工程学院,江苏南通226007;南京航空航天大学自动化学院,江苏南京210016【正文语种】中文【中图分类】TM461随着社会和经济的发展，人们对能源的利用越来越多，这使得传统的化石能源日益枯竭，同时也造成严重的环境污染.清洁的可再生能源由于具有资源无限、不污染环境，以及可循环利用的优点，因而得到广泛的应用，它包括风能、太阳能、地热能、生物质能和海洋能等[1-2].太阳能的利用方式与类型很多，太阳能光伏发电是其中重要的一种.由于太阳能光伏发电存在一些不足，例如随气候条件变化而随机性强、电力供应不稳定等，为了保证系统的稳定性和运行效率，必需有其他能源设备进行补充[3-4].目前在独立式太阳能光伏发电系统中一般采用蓄电池作为补充能源，但是由于蓄电池体积大，且会带来环境污染问题，因此在有市电的场合可以选择市电作为补充能源[5-8].文献[9]利用燃料电池和太阳能电池联合供电，但只能应用在一些特殊的场合，因此有其局限性.文献[10]提出了一种风力发电、光伏发电和燃料电池混合供电系统，该系统结构和控制方式都比较复杂，目前应用并不广泛.在太阳能和市电都存在的场合，为了能最大限度地利用太阳能，使两类电源能协调工作向负载提供稳定的电能，需要制定合理的能量管理控制策略[11-13].系统能量管理的核心是根据太阳能电池和负载的工作状态，控制系统工作在合适的模式，以此来控制系统能量流.本文提出了一种系统能量管理控制方案，并搭建了一套2 kW 的太阳能光伏/市电联合供电系统，对所提系统能量管理控制策略的正确性和有效性进行了验证.1 系统结构由于太阳能电池输出的是不稳定的低压直流电，需要通过DC-DC 变换器将太阳能电池的输出电压转换成负载需要的稳定的380 V 直流电；此外因为采用市电作为补充能源，需要将220 V 的单相市电整流以后接到直流母线上，构成一套太阳能光伏/市电联合供电系统.为了满足国标，需要采用功率因数校正变换器（Power Factor Correction，简称PFC）.图 1 给出了太阳能光伏/市电联合供电系统的结构框图.系统由太阳能电池、市电、DC-DC 变换器和PFC 组成.图1 太阳能光伏/市电联合供电系统示意图一般单个太阳能电池组件的输出电压只有几十V，为了得到380 V 直流电，会使得DC-DC 变换器的升压比变得很高.非隔离Boost 变换器电路结构简单而且控制方便，但是当占空比超过0.9时，Boost 变换器优化设计会很困难，因此单级非隔离Boost 变换器不满足本系统要求.全桥DC-DC 变换器适用于功率较大的应用场合，采用移相控制，可以实现软开关，系统效率较高，但是其存在变压器副边占空比丢失现象.为了减小占空比丢失，要使谐振电感取值非常小，其中谐振电感包括变压器漏感.由于本系统的升压比很高，这就要求变压器副边和原边的匝比很大，匝比大会导致漏感大，变压器设计难以满足谐振电感的要求.推挽变换器适用于大功率场合，但是由于其电路结构不完全对称会在变压器原边产生直流偏磁，容易造成元器件损坏，所以单级推挽变换器也不适合本系统的要求[14-15].由于单级变换器不满足要求，本文采用两级式变换器.为了充分利用Boost 变换器和全桥直流变换器的优点，DC-DC 变换器采用Boost 变换器加全桥直流变换器的两级式结构.Boost 变换器将太阳能电池的输出电压升高到100 V 左右，再经过全桥直流变换器可以升高到380 V.PFC 采用广泛应用的Boost 变换器，工作在电感电流连续模式，它具有输入电流连续、电磁干扰小、射频干扰低等优点.图2 给出了系统主电路结构图.2 系统能量的管理控制2.1 工作模态根据太阳能电池的输出功率和负载大小，系统有3种工作模态.其能量流动示意图如图3所示.工作模态Ⅰ：当负载所需功率小于太阳能电池最大输出功率时，控制DC-DC 变换器工作在稳压工作状态，得到直流母线电压为380 V，太阳能电池提供负载所需功率.工作模态Ⅱ：当负载所需功率大于太阳能电池最大输出功率时，控制DC-DC 变换器工作在最大功率点跟踪控制状态，同时PFC 工作，提供不足功率，并控制直流母线电压为380 V.图2 系统主电路结构图图3 不同工作模态下的系统能量流动示意图工作模态Ⅲ：太阳能电池无法工作；关闭DCDC 变换器，PFC 单独工作，市电提供负载所需功率，并控制直流母线电压为380 V.2.2 系统控制电路的实现在本文的太阳能光伏与市电联合供电系统中，太阳能电池为主供电电源（1#源），市电为补充供电电源（2#源）.为了保证负载正常工作，必须确保直流母线电压稳定，此外要尽可能地多利用太阳能电池，因此DC-DC 变换器要具有最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，简称 MPPT）控制功能.图4 给出了系统的控制策略框图，包括电流调节器、电压调节器、最大功率点跟踪（MPPT）控制器、PWM 电路以及门极驱动电路等.D1为DC-DC变换器中Boost 开关管Q1 的控制信号，D2为PFC开关管Q2 的控制信号.MPPT 控制器采用传统的扰动观察法得到太阳能电池最大功率点电流ipv_m，电流调节器控制得到最大功率点电流，电压调节器控制直流得到稳定的直流母线电压. 图4 系统控制策略框图根据系统工作模态，对控制电路的具体工作情况分析如下：1）当负载所需功率小于太阳能电池的最大输出功率时，此时太阳能电池单独向负载供电，如图5a所示.如果保持iin1_ref=ipv_m，则太阳能电池一直会工作在最大功率点，由于其输出功率大于负载所需的功率，这将导致直流母线电压升高.此时电压调节器的输出使PFC 开关管的占空比D2为0，同时使Dc 导通，电压调节器的输出将作为调整信号使iin1_ref 减小，即使得太阳能电池的输出电流减小.此时电流调节器与电压调节器组成双闭环控制结构，电压环为外环，电流环为内环，调节Boost 开关管Q1 的占空比D1 使直流母线电压一直稳定在380 V.2）当负载所需功率大于太阳能电池的最大输出功率时，此时由太阳能电池和市电同时向负载进行供电，如图 5b所示.此时由电压调节器调节PFC 开关管Q2 的占空比，以控制直流母线电压为380 V，Dc 阻断，电流调节器和电压调节器分别独立工作.其中最大功率点跟踪（MPPT）控制器计算得到ipv_m 作为电流调节器的给定，使太阳能电池一直能输出最大功率，市电仅仅提供负载所需的不足功率. 3）当太阳能电池无法工作时，关闭DC-DC 变换器，此时仅仅由市电提供负载所需要的功率，如图5c所示.此时，电压调节器控制PFC 电路的开关管Q2 的占空比，以保证直流母线电压稳定在380 V.3 实验验证为了验证本文提出的太阳能光伏发电与市电联合供电系统能量管理控制方案的正确性和有效性，搭建了一套2 kW 的实验系统，如图6所示.具体参数如下.1#源采用太阳能电池阵列，参数如下：最大输入功率Pin1=1 240 W；最大功率点电压Vin1_m=34.4 V；最大功率点电流Iin1_m=36.1 A；开路电压Vin1_oc=43.2 V；短路电流Iin1_sc=39.2 A.系统采用市电作为补充供电电源，则2#源的参数为：输入额定功率Pin2=2 100 W；图5 系统控制电路工作模式示意图图6 系统原理样机输入电压Vin2=220 V ±20%；输入电流Iin2=0～12 A.系统其他主要技术指标为：输出电压Vo=380 V；额定功率Po=2 000 W.图7 给出了DC-DC 变换器单独工作时的实验波形.其中vQ1为Q1 的控制电压；iLf1为DC-DC 变换器中Boost 变换器的电感电流；vAB为全桥直流变换器变压器的原边电压；vo为直流母线电压.图8 给出了PFC 单独工作时的实验波形.其中vg为市电输入电压；iLf2为市电输入电流.图9 给出了太阳能电池单独供电时负载突变的系统动态实验波形.t1时刻之前太阳能电池单独向负载供电，控制输出电压稳定在380 V.t1时刻负载功率突然减小，此时负载仍小于太阳能电池的最大输出功率，DC-DC 变换器仍然工作在稳压状态.4 小结本文提出了一种太阳能光伏/市电联合供电系统.该系统由太阳能电池、市电、DC-DC 变换器和PFC 组成.为最大限度地利用可再生能源，系统采用太阳能电池作为主供电电源，同时为了维持负载供电的稳定，采用市电作为补充电源.根据系统中太阳能电池和负载的工作状态，制定了合理的能量管理控制方案保证两个电源协调工作，且给负载稳定供电.最后通过实验验证了该方案的正确性和有效性.图7 DC-DC变换器单独供电时的实验波形图图8 PFC单独供电时的实验波形图图9 系统动态实验波形图参考文献：[1]王立敏.全球能源市场在经济衰退与复苏中加速结构性调整：《BP 世界能源统计 2010》解析［J］.国际石油经济，2010（6）：27-36.[2]邢运民，张文娟.新能源与可再生资源发电技术的发展［J］.西华大学学报：自然科学版， 2007， 26（1）：50-52.[3]李安定.太阳能光伏发电系统工程［M］.北京：北京工业大学出版社，2001.[4]Pacheco V A，Freitas L C，Vieira Jr.J B，et al.Standalone photovoltaic energy storage system with maximum power point tracking［C］//Eighteenth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition（APEC）， Feb 9-13， 2003， Miami Beach， FL， USA.New York：IEEE Xplore， 2003：97-102.[5]Xiao Weidong， Ozog N， Dunford W G.Topology study of photovoltaic interface for maximum power point tracking［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics， 2007， 54（3）：1696-1704.[6]Esram T，Kimball J W，Krein P T，et al.Dynamic maximum power point tracking of photovoltaic arrays using ripple correlation control［J］.IEEE Transactions on Power Electronics， 2006， 21（5）：1282-1291.[7]廖志凌，阮新波.独立光伏发电系统能量管理控制策略［J］.中国电机工程学报，2009， 29（21）：46-52.[8]Khanh L N， Seo J J， Kim Y S， et al.Power-management strategies fora grid-connected PV-FC hybrid system［J］.IEEE Transactions on Power Delivery， 2010， 25（3）：1874-1882.[9]徐敏.氢光联合供电系统的能量管理［D］.南京：南京航空航天大学自动化学院，2009.[10]Sathyan 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[11]吴理博，赵争鸣，刘建政，等.独立光伏照明系统中的能量管理控制［J］.中国电机工程学报， 2005， 25（22）：68-72.[12]金科.燃料电池供电系统的研究［D］.南京：南京航空航天大学自动化学院，2006.[13]廖志凌.太阳能独立光伏发电系统关键技术研究［D］.南京：南京航空航天大学自动化学院，2008.[14]阮新波，严仰光.脉宽调制DC/DC 全桥变换器的软开关技术［M］.北京：科学出版社，1999.[15]张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计［M］.北京：电子工业出版社，2004.。

风光火储氢多能协同系统容量配置与运行控制研究
李睿雪
【期刊名称】《河北电力技术》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】大规模开发利用可再生能源是能源清洁低碳转型的重要方向,可再生能源与火电等常规能源高效协同发展已成为新型电力系统发展的主要路径之一。

通过电氢耦合实现风光火储氢多能互补系统,已成为当前新型电力系统的热点问题。

以电氢耦合模式的风光火储氢多能系统为背景,首先分析了并网型和离网型两类风光火储氢多能系统的系统结构,并综述了风光火储氢多能系统容量配置和运行优化的研究现状,进而介绍了国内外具有代表性的并网型和离网型风光火储氢多能系统。

在此基础上,根据电氢耦合系统研究和发展方向,从电氢耦合设备性能、不确定性因素分析以及政策、技术、基础设施发展等方面提出发展建议。

【总页数】6页(P22-27)
【作者】李睿雪
【作者单位】国家能源集团
【正文语种】中文
【中图分类】TM727
【相关文献】
1.基于分布鲁棒的风-氢混合系统氢储能容量优化配置
2.考虑有功-无功协同优化的风场、光伏电站储能系统容量配置研究
3.风电制氢混合储能系统容量优化配置研
究4.运行与规划协同的电热氢联供系统最优容量配置研究5.风电制氢混合储能系统容量优化配置分析
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第54卷第12期2020年12月电力电子技术Power ElectronicsVol.54,No.12December2020大规模风/光互补制储氢系统协调控制策略研究杨文强>,邢小文覃姝仪2,范玉建I(1.北京低碳清洁能源研究院，北京102211； 2.西安交通大学，电气工程学院，陕西西安710049)摘要：针对现有大规模风/光互补制储氢系统中多源协调控制策略的不足，以直流母线电压信号(DBS)控制策略为基本思想，结合电解槽特性，提出了主动型大规模风/光互补制氢系统协调控制策略。

综合考虑电解槽可控性和最大制氢量的目标，按照DBS控制策略要求划分风/光/储/氢的优先级，并据此确定对应工作电压阈值以实现系统级协调控制，并分析了孤岛运行模式和并网运行模式下各设备的工作状态。

同时为了表征电解槽负载特性，引入了功率/电压反下垂控制，在保证电解槽良好动态性的同时主动参与系统协调控制。

最后在Matlab/Simulink中构建风/光互补制储氢系统仿真模型。

仿真结果表明所提控制策略是正确、可行的。

关键词：大规模风/光互补制储氢系统；直流母线电压信号；电解槽特性中图分类号:TM619文献标识码：A文章编号:1000-1OOX(2020)12-0024-04Study of Coordination Control Strategy of Large-scale Wind/PVHybrid Hydrogen Energy SystemYANG Wen-qiang1,XING Xiao-wen1,QIN Shu-yi2,FAN Yu-jian1('.National Institute of Clean-cuid-low-carbon Energy,Beijing102211,China)Abstract:Aiming at the deficiency of multi-source coordinated control strategy in large-scale wind/PV hybrid hydro­gen system,an active coordinated control strategy is proposed based on the DC bus signaling(DBS)control strategy. Considering the controllability of hydrogen production equipment and the main purpose of the largest amount of hy­drogen production,the priority of wind/PV/storage/hydrogen is divided according to the requirements of DBS control strategy,the working state of each equipment under the island and the grid connected operation mode is analyzed.In order to characterize the characteristics of the electrolyzer,the power voltage reverse droop control is introduced into the hydrogen production control to highlight the controllability of the electrolyzer,and it can actively participate in the coordinated control of the system with good dynamic performance.Finally,the simulation model of wind/PV hybrid hy­drogen system constructed in Matlab/Simulink is verified.The simulation results show that the proposed control strategy is correct and feasible.Keywords:large-scale wind/PV hybrid hydrogen energy system；direct bus signaling；characteristics of electrolyzer Foundation Project:Supported by National Key Research and Development Plan of China(No.2018YFB1503100)1引言氢能作为21世纪最有前景的绿色能源，受到了各国的广泛关注。

计及光伏和储能接入的牵引供电系统能量管理策略摘要：在国家“碳达峰、碳中和”的政策背景下，城轨领域亟需引入绿色、多元、高效、低碳的可持续绿色能源应用，支撑轨道交通系统绿色环保的可持续发展需求。

将光伏发电系统产生的电能供给城市轨道交通车辆及其辅助设备，不仅能促进当地可再生能源的消纳，更能缓解城市轨道交通系统的供电压力，并在降低运营成本的同时促进“绿色交通”的构建，符合建立低碳交通模式的基本国策。

我国从20世纪50年代开始采取单相工频供电制式后电气化铁路得到了快速发展，目前全国电气化铁路里程已超过10万km，电气化率超过了73%。

为响应“双碳”目标要求，提升清洁能源利用率，应从降低牵引供电系统损耗，提高牵引供电系统能源利用率；降低再生能向电力系统返送率，提升在牵引供电系统内部消纳率几个方面提出合理方案。

基于此，本篇文章对计及光伏和储能接入的牵引供电系统能量管理策略进行研究，以供参考。

关键词：计及光伏；储能接入；牵引供电系统；能量管理策略引言2020年国家铁路能源消耗折算标准煤1548.83万t，比上年减少85.94万t，下降5.26%。

尽管电气化铁路碳排放量有所降低，但电气化铁路仍是碳排放的重点领域之一。

因此，需从其电能全生命周期的源头和终端双管齐下，不仅要优化电气化铁路的用能结构，还要提高新能源渗透率，实现电气化铁路的节能减排和对新能源的高效利用。

针对新能源在牵引供电系统中供能占比的提高，在电力市场环境下将光伏发电装置引入到牵引供电系统，并采用共享储能模式实现发电方和用电方的共赢，在保证系统安全可靠的基础上搭建含光伏和储能接入的牵引供电系统，从日前、日内和实时三个角度出发，构建计及光伏和储能接入的牵引供电系统能量管理策略，提高系统运行经济性、稳定性和安全性。

1研究背景近年来，城市轨道交通(以下简称“城轨交通”)凭借快速、安全、准时、高运量、绿色节能等优势得到了突飞猛进的发展。

然而，随着城轨交通线路运营里程的逐年增加，其电能消耗也不容小觑，2021年中共中央、国务院下发了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，其中明确指出要“加快推进低碳交通运输体系建设”和“推广节能低碳型交通工具”。

氢能热电联供系统工作原理
嘿，朋友们！今天咱来唠唠氢能热电联供系统这个神奇的玩意儿到底是咋工作的。

你看啊，这氢能就好比是我们身体里的能量，它要发挥作用，就得有一套完整的机制来运行。

氢能热电联供系统呢，就像是一个超级大管家。

想象一下，氢气就像是一群充满活力的小精灵，它们欢快地奔跑着。

这些小精灵首先会进入燃料电池这个大舞台，在里面尽情地表演。

燃料电池就像是一个魔法盒子，小精灵们在里面蹦跶来蹦跶去，然后神奇的事情发生了，电就产生啦！这电可不简单，它能给我们的各种电器设备提供动力，让我们的生活变得丰富多彩。

那产生的热能呢？也没浪费呀！它就像一个温暖的怀抱，给我们带来舒适。

比如可以用来加热水，冬天的时候洗个热乎乎的澡，多惬意呀！
这氢能热电联供系统工作起来可真是井井有条。

它就像一个经验丰富的大厨，把各种食材巧妙地搭配在一起，做出一道道美味佳肴。

而且它还特别环保呢，不像那些污染大的家伙，会把我们的环境弄得脏兮兮的。

再说了，氢能可是未来的大趋势呀！你想想，以后到处都是清洁的氢能在为我们服务，那该多棒啊！这不比那些污染严重的能源好多了吗？
它就像是我们生活中的一个好伙伴，默默地为我们付出，却从不求回报。

我们可得好好珍惜它，让它更好地为我们服务呀！
氢能热电联供系统的好处可真是数都数不过来。

它不仅能让我们的生活更便利，还能为保护地球出一份力呢！我们难道不应该大力支持和发展它吗？难道不应该好好利用它带来的好处吗？所以呀，让我们一起期待氢能热电联供系统在未来发挥更大的作用吧！。

如何有效管理氢能源设备的运行与维护随着能源需求的不断增长以及环保意识的提高，氢能源作为一种清洁、可再生的能源形式，正逐渐成为未来能源开发的重要方向。

氢能源设备的运行与维护是实现氢能源利用的关键环节，有效管理氢能源设备的运行与维护对于提高能源利用效率和保障设备的稳定运行具有重要意义。

本文将从以下几个方面探讨如何有效管理氢能源设备的运行与维护。

首先，有效管理氢能源设备的运行与维护需要建立健全的管理体系。

在设备运行过程中，需要建立一套完善的管理制度，明确责任任务，规范操作流程。

通过建立管理体系，对设备的运行情况进行监控、检测和分析，及时发现和解决问题，确保设备的正常运行。

此外，还应建立定期的保养计划，对设备进行定期保养和维护，并记录设备的运行数据和维护情况，为设备维护提供科学依据。

其次，有效管理氢能源设备的运行与维护需要进行设备状态监测与保养。

设备状态监测是指通过对设备的参数、工况等进行监测，实时掌握设备运行的状态，并根据监测结果采取相应的措施，保证设备的正常运行和高效工作。

常用的设备状态监测手段包括温度、压力、流量、电流等参数的监测，可以利用传感器等设备进行实时监测。

保养是指对设备进行定期的检修和保养工作，包括清洁、润滑、紧固、调试等。

通过设备状态监测和保养，能够及时发现设备故障和潜在问题，并进行及时修复和处理，保障设备的工作安全和可靠。

再次，有效管理氢能源设备的运行与维护需要进行培训和技术支持。

氢能源设备的运行与维护涉及到较高的技术要求，需要操作人员具备一定的专业知识和技能。

因此，组织针对性的培训和技术支持是保障设备运行与维护的基础。

培训内容可以包括设备操作、安全操作规程、故障处理等方面的知识，培养操作人员的技能和责任意识。

同时，还需要建立专门的技术支持团队，提供技术咨询、维修和备件支持等服务，及时解决设备运行中的问题。

此外，有效管理氢能源设备的运行与维护还需要注重安全管理。

氢气作为一种具有高能量和易燃易爆特性的气体，对设备的安全管理提出了更高的要求。