氢光联合供电系统的能量管理

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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

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。

氢燃料电池混合动力汽车能量管理系统建模与仿真分析

能量管理系统框图
：Tjnotorjref [P bat
2.1驾驶员意图模块
由于车辆的行驶状况非常复杂4对驾驶员意图的精准判
断在车辆行驶控制中至关重要4通过对驾驶意图的判断4可以初步得到驾驶过程的转矩需求T_dem和功率需求P_demo 驾驶员意图模块如图3所示4该模块将车速信号8、加速踏板
信号Acc和制动踏板信号作为输入4需求转矩由这3个信号共同决定。踏板位置信号范围都在0到1之间，当制动踏板
为新能源汽车发展的热点。然而4燃料电池具有
应
X
等缺点4
需要耦合辅助
能源来为车辆爬加等高率需
率支
'3（。燃料电池汽车车能量
要核
其核能是
是燃料电池汽车的重的
合
的率
车
的
率需
车辆
要⑷。
1燃料电池动力电池混合动力系统
燃料电池与电池合系统是一种“FC+B”的
模式4 燃料电池作为主要能源4
电池作为辅助能源的
《"车电％》2020年第#期 13
行+ ,焦 3
Industry Focus
Motor speed
acc
V
驾驶员意
brk
图模块
l.FCref
T_dem
燃料电池参考电流计算模块
52 S5
动力电池
SOC
充电需求
功率 P charge
P_bat P_FC
动力电池能量管理模块
Bat_V FC_V FC_I
GUO Peng-yan # ZONG He-hui, WANG Yi-bo, LI Bing-jie (College of Mechanics, North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450045, China)

光-储联合供电系统的能量优化管理及控制策略

Ｅｎｅｒｇｙｏｐｔｉｍｉｚｅｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒａｐｈ０ｔＯＶＯｌｔａｉｃ —ｅｎｅｒｇｙ
ｓｔｏｒａｇｅｈｙｂｒｉｄｓｙｓｔｅｍ
ＣＨＥＮＹａｎ－ｐｅｎｇ，ＣＨБайду номын сангаас Ｊｕｎ
（ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ，Ｇａｎｓｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）
第３３卷第１Ｏ期
Ｖ０１－３３Ｎｏ．１０
企业技术开发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＯＦＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ
２０１４年４月
Ａｐｒ．２０１４
光—储联合供电系统的能量优化管理及控制策略
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｓｅｉｒｏｕｓｅｎｅｒｇｙｃｒｉｓｉｓａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｏｌａｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｈａｓｒｅｃｅｉｖｅｄｇｒｅａｔａｔｔｅｎｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｔ－ｒｅｎｃｅｄｉｍｐｒｅｓｓｉｖｅｐｒｏｇｒｅｓｓｒｅｃｅｎｔｌｙ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｍｕｓｔｍｅｅｔｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌａｔｈａｔｌｏａｄｗｏｒｋｅｄ，ｗｉｔｈｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｓｍａｌｌｓｉｚｅ，ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ，ｈｉｇｈｅｉｃｆｉｅｎｃｙ，ｈｉｇｈｐｏｗｅｒｄｅｎｓｉｔｙ，ｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｏｖｅｌｅｎｅｒｙｇｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｔｒａｔｅｙｇｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒａ

海上制氢平台电力系统与电能管控技术研究

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。

新型电力系统下的氢储能研究

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

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

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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80 60 40 20
0 0
160 140 120 100
Vm
-1
e^in
C1
Isc
1
1
1
1
in1
in1/in2
in2
in2
in1
ln(in)
C2
in1/in2
Im
e^in
1
Control
to Current
cn cp
ipv
vpv
1
1
Voc
Voltage to
Control Interface
任意光强和温度下电池参数
太阳能电池仿真模型的仿真结果
光强
DC-DC
DC-DC /
负
DC-AC
载
蓄电池储能单元
DC-DC
2009-02-25
基于多输入变换器的新能源联合供电系统
太阳能发电单元
风力发电单元
G
AC-DC
燃料电池发电单元
多输入变换器
蓄电池储能单元
2009-02-25
DC-DC /
负
DC-AC
载
基于双输入Buck变换器的氢光联合供电系统
2009-02-25
太阳能电池的工作原理
光子
+4
+4
+4
+4
+3
+4
+4
+4
+4
P区
2009-02-25
减反射层
顶层(P 区) P-N结
基体(N 区)
底电极
上电极
ipv Rload
+4
+4
+4
+4
+5
+4
+4
+4
+4
N区
Rs ipv
iLoad
vpv RLoad
Iph
ID Rsh
太阳能电池等效电路
太阳能电池的输出特性
Rs ipv
iLoad
vpv RLoad
Iph
ID Rsh
i pv
I ph
ID
v pv
ipv Rsh
Rs
Isc Im
I
M
Isc : 短路电流
P
Voc : 开路电压
Im : 最大功率点电流Vm: 最大功率点电 Vm Voc V 压
令 C1
I sat I sc
C2
Ac
q k
T
ID
Isat
exp
Solar Cell S
ipv
6.0
5.0
4.0
ipv (A)
PWL
3.0
RLoad
2.0
1.0
1000 W/m2 800 W/m2 600 W/m2 400 W/m2 200 W/m2
温度
T
0.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
vpv (V)
6.0
本文采用的是无锡尚德太阳 5.0
q (vpv Ac
ipv k T
Rs )
1
i pv
I
ph
Isat
exp
q vpv Ac k T
1
I ph Isc
i pv
Isc
1
Isat Isc
exp
Ac
q k
T
vpv
根据
ipv Isc 1 C1 exp(C2 vpv )
ipv = Im，vpv = Vm(最大功率点处) ipv = 0，vpv = Voc (开路时)
ipv (A)
能电力有限公司生产的单晶 4.0
硅太阳能电池组件，其产品 3.0
10℃ 25℃
2.0
40℃
参数如下(光强为1000 W/m2， 1.0
55℃
温度为25℃ )：
70℃ 0.0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
vpv (V)
5
Voc_ref = 43.2 V
4
Isc_ref = 4.9 A
温度上升
0
V (V)
0
V (V)
温度不变，光强变化时I-V曲线和P-V曲线
2009-02-25
ipv Isc 1 C1 exp(C2 vpv )
C1
Isc Im Isc
exp(C2
Vm )
C2
Vm
1 Voc
ln
Isc Im I sc
I sc
Isc _ ref
S Sref
(1 a T )
Im
Im _ ref
S Sref
(1 a T )
Voc Voc _ ref ln(e b S) (1 c T )
Vm Vm _ ref ln(e b S) (1 c T )
其中 ΔT = T – Tref ΔS = S – Sref
a, b, c分别为补偿系数
Vm_ref const
Sref const Isc_ref const
S
Im_ref const
T
Tref const
Voc_ref const
ΔS
1 1
1 1
const
const
b
e
ln(in)
in2
S/Sref
in1/in2
in1
ΔT
1
1
1 1
a const
1
c const
1
1
1
预设电池参数
2009-02-25
太阳能电池的仿真模型
2009-02-25
能源危机与环境污染
能源危机
2009-02-25
环境污染
新能源
太阳能
新能源
生物质能
2009-02-25
风能
氢能潮汐能
新能源的应用
2009-02-25
太阳能发电单元
基于母线直流母线的新能源联合供电系统
直流母线
DC-DC
风力发电单元
G
AC-DC
DC-DC
燃料电池发电单元
求得
C1
Isc Im Isc
exp(C2
Vm )
C2
Vm
1 Voc
ln
Isc Im I sc
2009-02-25
光强和温度对太阳能电池的输出特性的影响
I (A)
光强增强
光强增强
P (W)
0
V (V)
0
V (V)
温度不变，光强变化时I-V曲线和P-V曲线
P (W)
I (A)
温度上升
太阳能
电池
双输入Buck
负
变换器
载
燃料
电池
太阳能电池
Iin1
ipv Vin1 (vpv) PV
Cin1
Q1 D1
Vin2 ifc Iin2 (Vfc) FC
Cin2 Q2 D2
Lf
iLf
Io
Cf
RLd Vo
燃料电池
2009-02-25
双输入Buck变换器
主要内容
❖ 课题研究背景 ❖ 太阳能电池模型与燃料电池模型 ❖ 氢光联合供电系统的能量管理策略 ❖ 氢光联合供电系统的闭环设计 ❖ 氢光联合供电系统的仿真与实验验证 ❖ 总结
南京航空航天大学硕士学位论文答辩
氢光联合供电系统的能量管理*
主要内容
❖ 课题研究背景 ❖ 太阳能电池模型与燃料电池模型 ❖ 氢光联合供电系统的能量管理策略 ❖ 氢光联合供电系统的闭环设计 ❖ 氢光联合供电系统的仿真与实验验证 ❖ 总结
2009-02-25
主要内容
❖ 课题研究背景 ❖ 太阳能电池模型与燃料电池模型 ❖ 氢光联合供电系统的能量管理策略 ❖ 氢光联合供电系统的闭环设计 ❖ 氢光联合供电系统的仿真与实验验证 ❖ 总结
3
ipv (A)
Im_ref = 4.51 A
2
Vm_ref = 34.4 V
1
1k
ipv
ppv
800
600
400
200
0
0
0 50 100 150 200 250 300 350
vpv (V)
2009-02-25
ppv (W)
ppv (W) ipv (A)
ppv (W)
ppv (W)
160 140 120 100