通过基于控制的方法提升可再生能源网络中氢能与SSB蓄电池储能系统集成的运行效率
2026-06-12 16:51:01
集成氢能存储体系（HESS）和电池储能体系（BESS）关于进步动力可靠性和可持续性至关重要，特别是在可再生动力运用中。这些混合体系经过供给高效的能量存储来处理可再生动力的间歇性问题，然后保证电能质量。电能质量的提高，特别是电压安稳性和谐波失真下降，是根据氢的体系和BESS的要害优势。本研讨提出了一种新式双d-q（DDQ）操控办法，以增强混合储能体系的功能。DDQ旨在优化并网体系中的能量传输和安稳性。作为评价的一部分，比例积分（PI）宽和耦d-q（DEDQ）操控两种操控办法被用作比较技能。软件渠道的仿真成果标明了DDQ办法的优越性，其功率到达98%，而DEDQ为81%，PI办法仅为12%。这种功率上的明显提高证明了DDQ在办理功率流以及保持集成氢能与BESS体系高电能质量方面的有效性。研讨成果标明，DDQ相较于传统操控办法具有重大进步，使其成为未来混合ESS的一种极具前景的办法。
图文摘要
导言
将太阳能和风能等可再生动力整合到现代电网中，关于削减对化石燃料的依靠以及推进全球可持续开展目标至关重要[1,2]。然而，这些动力的间歇性给电网安稳性和动力可靠性带来了重大应战[3]。由于可再生动力的出产会随气候条件和一天中的时间而动摇，保持安稳且可靠的电力供应变得好不容易[4]。为了处理这一问题，hydrogen和BESS等储能技能正日益被视为未来动力网络的重要组成部分。当可再生动力产生的电力超越需求时，这些技能能够贮存多余能量，并在需求超越供应时释放能量，然后保证电网的安稳性和可靠性。Hydrogen储能特别适用于长周期储能，能够长时间贮存大量能量，使其成为季节性储能的理想挑选。另一方面，BESS能够迅速呼应电力需求的动摇，供给短期储能处理方案，有助于平抑可再生动力常见的快速动摇。总归，hydrogen和BESS供给了互补的处理方案，能够满意可再生动力电网中不同方面的储能需求[5]。
虽然具有潜力，但将氢能和BESS整合到现有电网中仍面临若干技能应战。这些应战包含办理体系谐波、优化运转功率以及保持电能质量。为了优化可再生动力发电、储能与电网需求之间的相互作用，有效的操控策略必不可少。经过实施这些策略，能够最大极限地削减能量损耗、下降谐波失真并提高整体体系功能。这种整合对可再生动力的未来至关重要，由于它支持动力行业的脱碳进程，并有助于构建一个更具韧性、可持续且灵活的动力基础设施[6]。
在本节中，将对氢能与BESS集成到可再生动力体系中的相关文献进行分析和综述。重点将放在处理该范畴的首要应战和开展上。Hannan, M. A. 等人[7]全面分析了运用氢能、电池和超级电容器的混合电力体系的开展，突出了新式的研讨趋势。Nguyen, Quoc Minh. 等人[8]提出了一种用于微电网的双层优化模型，该模型运用氢储能明显下降了运营本钱和排放。Lin, L. 等人[9]引入了一个两阶段决策框架来优化氢能与电池储能的集成容量，然后平衡本钱并最大化功率。Maluenda, M. 等人[10]提出了一个用于运转PV-BESS-Electrolyzer体系的随机模型，标明在不确定条件下具有更高的盈余才能和安稳的氢气出产。Alonso, AM. 等人[11]评价了不同的储能装备，证明混合体系能够增强微电网的灵活性和可持续性。Gutiérrez-Martín, F. 等人[12]探索了一种太阳能PV-氢能设计，以完成优化的氢气出产和下降本钱，更倾向于电池辅助体系。最后，参考文献[13]研讨了离网微电网中的氢-电池储能集成，完成了近乎完全的自给自足，并证明了氢能在非顶峰时段供给可靠动力供应的可行性。这些研讨一起强调了t
需要对谐波对体系安稳性的影响开展更全面的研讨，特别是在PV体系、BESS与电网之间的相互作用方面。谐波失真（HDs）或许导致潜在的谐振和安稳性问题，这凸显了开发缓解策略以及保证并网装置整体可靠性的重要性。针对谐波检测自适应算法的研讨重视有限，尤其是在可再生动力技能不断演进的情况下，这标明机器学习能够为自动谐波缓解供给实时洞察[14,15]。一项研讨[16]介绍了一种选用SRF理论的并网太阳能PV-电池体系，用于在DC-AC转化过程中完成准确操控，然后优化PV功率提取并补偿谐波和无功功率。另一项研讨[17]提出了一种带有PV-电池装备的统一电能质量调节器（UPQC），该设备由人工神经网络操控，以处理总谐波失真（THD）问题。仿真成果标明，两种体系均能在包含电压动摇和非线性负载在内的各种条件下，始终将电网电流THD保持在5%以下，满意IEEE-519规范。
在[18]中，提出了一种先进的extremum-seeking frequency-locked loop (AES-FLL)操控以提高电能质量，其特点是准确的负载电流估量、低THD以及快速的动态呼应。
它有效地办理无功功率，缓解谐波，并保证电网衔接形式与独立运转形式之间的无缝切换。研讨标明，在非线性负载下，经过仿真和原型验证，AES-FLL的功能优于传统办法。在Ref. [19]中，一个多源分布式发电体系集成了风能、PV和BESS，选用分散式操控来调节DC-bus电压并优化功率提取，并经过MATLAB/Simulink仿真进行了验证。Ref. [20]中的论文重点重视在运用非线性反步操控器的情况下，改进低辐照度下电网衔接PV逆变器的电能质量（PQ）。仿真成果显现HD明显下降，满意IEEE-519规范，且功能优于PID和协同操控。在Ref. [21]中，该研讨回忆了超越70篇关于电网集成风能和太阳能体系的文章，强调了诸如电压暂降、暂升和谐波等应战。提出了一种根据模糊逻辑的办法用于多馈线联线统一电能质量调节器（MF-IUPQCs），以改进PQ并削减来自非线性负载的HD。此外，表1展示了文献导言部分所运用的操控办法的概述。
本研讨提出了一种将氢体系与Battery Energy Storage Systems（BESS）相结合的立异办法，以进步可再生动力运用中的能量可靠性和功率。提出了一种新式操控办法——dual d-q（DDQ）操控，与传统的Proportional-Integral（PI）和decoupled d-q（DEDQ）操控办法比较，该办法供给了更优异的功能。首要奉献包含对谐波重量和频率安稳性的研讨，这两者关于保持电能质量至关重要。仿真成果标明，运用DDQ的功率明显提高至98%，而DEDQ为81%，PI仅为12%，这确立了该办法在混合储能体系中的优越性。本研讨的首要奉献概括如下：• 本研讨立异性地将氢体系与BESS相结合，以增强可再生动力运用中的能量可靠性和功率。• 引入DDQ办法作为优化混合储能体系中能量传输和安稳性的一种新途径。• 对DDQ与PI和DEDQ等既有技能进行了全面比较，证明了其在功率上的明显提高。• 报告了运用DDQ时功率大幅提高至98%，而DEDQ为81%，PI为12%，展示了该办法的有效性。• 为混合储能体系的未来研讨与开发建立了全面的框架，为该范畴的进一步开展铺平了道路。
