一种风光储氢模拟系统

1.本实用新型属于电网研究实验平台制备领域，尤其涉及一种风光储氢模拟系统。


背景技术：

2.随着全球经济的飞速发展，对能源的需求也越来越多，同时大量使用一次能源，导致二氧化碳的过度排放产生温室效应。为了应对温室效应引发的全球气候变化问题，需要加快构建新型电力系统，采用风电、光伏等新能源逐步代替传统燃煤为主的火电机组。
3.由于对电网的研究通常都是高压、大功率，不但对实验人员具有一定危险性，而且实际对电网系统的构建也需要消耗大量资源，不便于研究。为了克服风光储氢系统受现实条件带来的约束问题，风光储氢系统的研究变得尤为重要。现有的技术当中，解决了没有大功率系统实物的试验平台。限制了风光储氢的研究。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种风光储氢模拟系统，整个环节不涉及强电，有效降低对试验人员的危险性，同时也减小了系统研制成本以及实际运行中的电力消耗，提高经济效益。通过对风光储氢系统模型构建，使得试验平台避免了纯算法而没有物理过程的缺陷。
5.本实用新型是这样实现的，一种风光储氢模拟系统，包括：
6.风力发电模拟模块，用于模拟风电场发出的功率潮流，连接至模拟火力发电的电网；
7.光伏发电模拟模块，用于模拟光伏电站发出的功率潮流，连接至模拟火力发电的电网；
8.储能模拟模块，用于平抑各发电模块输出功率波动对电网的影响，连接至模拟火力发电的电网；
9.制氢模拟模块，用于模拟实际电解水制氢系统，连接至模拟火力发电的电网；
10.交流负荷，模拟用电负荷，连接至模拟火力发电的电网。
11.进一步地，所述风力发电模拟模块采用双馈风电机，风力机通过连接齿轮箱带动电机转子转动，电机转子绕组通过背靠背双pwm变流器与模拟火力发电的电网连接，通过调节控制电机转速获得最大风能捕获，电机绕组的定子绕组与模拟火力发电的电网连接，所述背靠背双pwm变流器包括一个ac/dc整流器以及一个dc/ac逆变器。
12.进一步地，所述风光储氢模拟模块中采用两级式光伏发电系统，由光伏电池阵列经mppt控制器和dc/dc转换电路进行最大功率跟踪和升压，再由dc/ac逆变器转化成符合电网并网要求的三相交流电，再经升压变压器接入模拟火力发电的电网。
13.进一步地，mppt控制器通过连接电压检测电路检测电压，所述dc/dc转换电路和dc/ac逆变器通过连接第一控制器控制。
14.进一步地，所述储能模拟模块采用是蓄电池和超级电容混合储能的形式，通过双
向buck-boost变换器对蓄电池和超级电容进行充放电，再由dc/ac逆变器及lc滤波器转化成符合电网并网要求的三相交流电后接入模拟火力发电的电网。
15.进一步地，所述制氢模拟模块，采用碱性电解水制氢系统，包括电解槽，水在电解槽中被电解，电解后产生的氢气和氧气会伴随着部分碱液分别进入与电解槽连接的气液分离冷却洗涤装置进行氢气和氧气分离，离开气液分离冷却洗涤装置后剩下的碱液进入与气液分离冷却洗涤装置连接的碱液过滤器过滤掉杂质，所述碱液过滤器与所述电解槽连接，被送回电解槽；而经过气液分离冷却洗涤装置后的气体进入与气液分离冷却洗涤装置连接的干燥器中，然后经过干燥器去除夹带的水分，通过压力调节装置连接储氢罐，所述电解槽和压力调节装置通过连接控制器调节，所述电解槽通过电网提供电能。
16.本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：将被风光储氢系统以电路的方式构建模型，借助物理电路进行验证，使其更接近于真实的系统。
17.利用构建的风光储氢系统可以对多种形式的新能源并网发电系统进行设备开发和研究。此外，整个环节不涉及强电(电网不是实际电网，是在模拟电网，其电压是真实电网按照一定比例缩小，电压是弱电。)
18.可以在发现控制策略问题的同时，有效降低对试验人员的危险性，同时也减小了系统研制成本以及实际运行中的电力消耗，提高经济效益。可以在风光储氢模拟系统上，对真实的微电网系统进行控制策略的模拟以及正确性的验证。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例提供的系统的结构框图；
20.图2是本实用新型实施例提供的风力发电模拟模块的结构框图；
21.图3是本实用新型实施例提供的光伏发电模拟模块的结构框图；
22.图4是本实用新型实施例提供的储能模拟模块的结构框图；
23.图5是本实用新型实施例提供的制氢模拟模块的结构框图。
具体实施方式
24.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.参见图1所示，一种风光储氢模拟系统，包括：
26.风力发电模拟模块，用于模拟风电场发出的功率潮流，连接至模拟火力发电的电网；
27.光伏发电模拟模块，用于模拟光伏电站发出的功率潮流，连接至模拟火力发电的电网；
28.储能模拟模块，用于平抑各发电模块输出功率波动对电网的影响，连接至模拟火力发电的电网；
29.制氢模拟模块，用于模拟实际电解水制氢系统，连接至模拟火力发电的电网；
30.交流负荷，模拟用电负荷，连接至模拟火力发电的电网。
31.模拟火力发电的电网是按照真实电网比例缩小的电网。
32.参见图2所示，风力发电模拟模块采用双馈风电机，风力机通过连接齿轮箱带动电机转子转动，电机转子绕组通过背靠背双pwm变流器与电网连接，通过调节控制电机转速获得最大风能捕获，电机绕组的定子绕组与电网连接，背靠背双pwm变流器包括一个ac/dc整流器以及一个dc/ac逆变器。
33.通过改变风力机参数实现了将捕获的可用风能转化为机械能的过程模拟。
34.参见图3所示，将光能转化为电能所需要的最关键的组件是光伏电池，当一定强度的光照到光伏电池表面时，会引起光伏电池内部电荷发生定向移动从而产生电流，此时会在光伏电池的正负极之间产生电势差，光能就被转换成了电能，通过风光储氢模拟模块实现光伏的模拟，采用两级式光伏发电系统，由光伏电池阵列经mppt控制器和dc/dc转换电路进行最大功率跟踪和升压，再由dc/ac逆变器转化成符合电网并网要求的三相交流电，再经升压变压器接入电网。通过改变光伏电池阵列，实现光伏的模拟对模拟火力发电的影响。
35.其中，mppt控制器通过连接电压检测电路检测电压，所述dc/dc转换电路和dc/ac逆变器通过连接第一控制器控制。通过第一控制器对dc/dc转换电路和dc/ac逆变器实现电路的控制参数的改变对接入电网的影响。
36.参见图3所示，储能模拟模块采用是蓄电池和超级电容混合储能的形式，通过双向buck-boost变换器对蓄电池和超级电容进行充放电，再由dc/ac逆变器及lc滤波器转化成符合电网并网要求的三相交流电后接入电网。
37.参见图5所示，制氢模拟模块，采用碱性电解水制氢系统，包括电解槽，水在电解槽中被电解，电解后产生的氢气和氧气会伴随着部分碱液分别进入与电解槽连接的气液分离冷却洗涤装置进行氢气和氧气分离，离开气液分离冷却洗涤装置后剩下的碱液进入与气液分离冷却洗涤装置连接的碱液过滤器过滤掉杂质，所述碱液过滤器与所述电解槽连接，被送回电解槽；而经过气液分离冷却洗涤装置后的气体进入与气液分离冷却洗涤装置连接的干燥器中，然后经过干燥器去除夹带的水分，通过压力调节装置连接储氢罐，所述电解槽和压力调节装置通过连接控制器调节。
38.上述结构中，风力发电模拟模块、光伏发电模拟模块、制氢模拟模块是向电网输出，而储能模拟模块用于模拟平抑各发电模块输出功率波动对电网的影响。通过电网向其输送电能储存。
39.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。