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RT23 | 用于可再生氢生产的孤岛式微电网系统的实时仿真

演示文稿,软件在环 (SIL)

2023-11-14

RT23 | 用于可再生氢生产的孤岛式微电网系统的实时仿真

为了实现2050年净零排放的目标,并满足全球日益提高的可持续能源目标,扩大可用且经济实惠的低碳技术范围变得越来越重要。在此背景下,利用海上风能生产可再生氢被视为一种可行的选择,也是能够对未来能源系统产生重大影响的成熟技术的有力例证。 本研究提出利用海上风电场(OWF)产生的能量生产可再生氢气,并开发基于仿真 的孤岛式微电网系统。该项目考虑了两种不同的氢气生产地点情景:海上制氢(情景1)和陆上制氢(情景2)。 方案1考虑在与海上风电场(OWF)同一区域进行制氢,即在海上进行制氢并配备储氢设施,随后通过船舶或海底管道将制得的氢气运输至海岸。方案2考虑在大陆(即陆上)进行制氢,由海上风电场(OWF)通过海底输电电缆输送电力。 风速数据通过区域大气模型WRF利用ERA5数据库获取,空间分辨率为1公里。该模型以10分钟的时间分辨率模拟了一年的风况,覆盖范围最大可达里约热内卢州北部阿苏港50公里半径范围。 该项目规划建设一座120兆瓦的海上风电场,包括8台IEA型15兆瓦风力涡轮机、12兆瓦的电池储能系统(BESS),以及由6台聚合物电解质膜(PEM)电解槽组成的120兆瓦用电负荷,每台电解槽容量为20兆瓦(4×5兆瓦堆栈)。 该系统以孤岛模式运行,因此,BESS采用下垂控制(有功功率/频率 - P/F 和无功功率/电压 - Q/V)以电网形成模式(GFM)运行。 负荷管理、电池充放电均通过电力管理系统(PMS)实现。鉴于海上风电场的间歇性,且系统处于孤岛运行模式,必须根据可用功率和电池荷电量(SOC)对电解槽进行启停控制(运行范围为额定功率的5%至125%)。 在系统开发过程中,将在Matlab/Simulink环境中进行离线仿真,并通过使用OPAL-RT硬件(用于电力电子和控制系统)进行的实时仿真进行验证。该系统将在不同的风速条件下进行测试。本文呈现了仿真 的仿真结果,并进行了对比分析以验证所开发的系统。

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