风能是一种日益重要的可再生能源,它可以用来解决美国和全球的空气污染、电网可靠性、对外国石油依赖和气候变化等问题。然而,风能量随着时间变化,而且在主要负载中心附近又比较少(平均说),这是建立仅靠风力的发电设施在技术和经济上的两个挑战。然而,混合发电系统,如风力涡轮机-燃料电池系统,有可能会纠正这些缺点,而且也使美国全国发电脱离中心化。这样可以缓解输电和配电系统中的瓶颈,同时增加总的可靠性和安全性,却不牺牲提供给客户的电能质量。此外,风力涡轮机-燃料电池系统能用对环境友好的方式来实现这些结果,却不产生有害气体排放。
在Carter和Diong的研究中[17],介绍了如何为小规模风力涡轮机-燃料电池系统样机开发一个仿真模型和相应的控制方案,使进一步研究并优化这样的混合发电系统的性能、尺寸和成本等成为可能。在这项研究中,他们把变速风力涡轮机和直流发电机、质子交换膜燃料电池及电解槽模型结合起来,来模拟一个可再生混合风力-燃料电池交流发电系统。然后他们运行了有适当控制器的系统模型,发现它可以在低于和高于额定8m/s风速下有效地工作,把电能提供给交流负载和/或电解槽,同时把逆变器所需的最小输入直流电压调节到200V。这个模型的仿真结果表明了,在风速和负载需求有重要变化(包括阶跃和紊流)时的各种具有代表性的情况下,这个系统都能充分响应。(www.xing528.com)
仿真结果还表明,这种混合发电系统可以靠混合的能源有效地提供公用电力级的电能。这些结果是令人鼓舞的。因为可再生混合风力发电机组-燃料电池系统可以用来解决美国和世界电力行业目前面临的挑战,如空气污染、电网的可靠性、对外国石油的依赖和气候变化。
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