[01917738]基于差动调速的风-氢混合能源系统

差动调速型风电系统，可以在无需电力电子变频设备时与电网友好连接，有望解决现役主流 变速恒频并网风力机无功功耗大、低电压穿越能力弱、输出电能质量和动态稳定性不高等问题。 然而，不稳定的风电力注入仍是“双高”电力系统建设中面临的严峻挑战。储能技术的发展和规 模化应用为大规模风电友好并网提供了有效的技术途径；基于储能和风电机组的协调运行，可实 现风电厂的输出功率与电网的负荷需求从时间和空间上分离，缓解系统的调频、调峰压力；同时 可以有效平抑风电输出功率的波动，降低大规模风电接入对配电网频率、电压稳定性的影响。其 中，氢能作为一种理想的二次能源，因具有无污染、热值高、密度小、应用场景多样、可长时间 存储等优点，被世界各国广泛重视。风电与制氢储能系统(hydrogen storage system，HSS)耦合，也 具有重要的研究意义和明确的市场前景。 基于此，提出一种差动调速型风氢耦合发电系统方案，该系统主要由差动调速型风电机组和 HSS 两部分组成。其中，差动调速型风电机组主要由风轮、差动调速机构和同步发电机等单元组 成。HSS 主要包括电解槽、质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)、空 气压缩机、储氢罐和超级电容器等。在随机风速的作用下，风推动风轮转动，差动调速机构内部 进行机械运动，风能被转化为机械能，接着由同步发电机转化为向电网输出的工频电能。HSS 接 入公共直流母线以加强风电消纳并支撑电网负荷需求。具体来说，当风电机组输出电能过剩时， 剩余电能被电解槽消耗用于制氢储能。当电网负荷需求不足时，PEMFC 作为供电装置快速启动， 产生电能以弥补功率缺口。同时，采用超级电容器以提升 HSS 动态响应速度。