风光氢联合式独立发电系统应用研究

伴随着人类社会的发展和文明程度的进步,人类对能源的需求在迅猛膨胀。21世纪的今天,人类在有限资源和环境保护要求日益严格的制约下发展经济,面临着实现经济和社会可持续发展的严重挑战。随着现有能源结构的不断优化,各种新能源的开发和应用越来越受到各国政府的重视,其中对太阳能和风能方面的应用最具潜力。 目前国内外对风力发电、太阳能光伏发电等可再生能源的投入都比较大,使可再生能源的建设发展迅速。国内外对风能、太阳能等发电形式并网问题研究的较多,但对于独立应用的可再生能源发电系统研究的却较少,对于以西藏地区为典型代表的边远偏僻地区采用可再生能源发电解决当地人民用电需求的应用研究就更少。目前,我国还有很多地区受地理位置、自然环境和历史等因素的影响,电力能源十分匮乏,无电、缺电问题十分突出,人民生活水平的提高和经济发展受到制约。然而,这些地区普遍具有丰富的可再生能源可供开发利用,大力开展可再生能源的开发利用研究,是解决广大无电偏远地区能源问题的必由之路,是值得我们不断探索和研究的重大理论实践课题。 为了向边远偏僻地区提供可靠、稳定的电能供应,论文设计了一种风光氢联合式独立发电系统。由于风能、太阳能在自然能源充足时会产生大量过剩的电能,如何将这些电能有效的储存起来,以备自然能不足时使用是目前需要解决的课题。本文提出利用氢能储能的方式,解决由于可再生能源季节性差异对发电系统供电质量和效率的影响,较好的提高可再生能源的利用率。为克服燃料电池对瞬间和短期内峰值功率需要的响应相对较弱的缺点,论文采用在燃料电池端并联使用超级电容堆辅助燃料电池向负荷提供电能的方式,实现系统运行的经济性与可靠性。 论文利用MATLAB——Simulink仿真软件对提出的风光氢联合式独立发电系统进行了系统建模。 论文详细分析了西藏高原的地理、环境及气候特点,重点对风力发电在这一地区应用存在的问题进行了研究,并提出了相应的解决方案。对于风光氢联合式独立发电系统在这一地区的应用进行了详细的系统设置。 通过对设计的风光氢联合式独立发电系统的暂态响应仿真,证明了在风光发电系统中使用燃料电池/超级电容系统能够较好的克服由于风能和太阳能随机变化对发电系统的不利影响。系统在风速和用户负荷发生变化时,保持了较好的供电质量。同时证明了该独立发电系统具有较强的供电可靠性,可以被用于西藏边远地区及风速和光能变化较大的地区。 本文立足于解决边远偏僻无电地区人民用电需要,并以西藏高原这一特殊地区为代表,开展由风能、光能等可再生能源发电形式构成的联合式独立发电系统的应用研究,具有很强的针对性和应用性,理论和现实意义极强。