蒙大拿州气象站数据模拟：提议的混合替代能源发电系统

时间：2026-01-22 理论教育景枫版权反馈

【摘要】：天气资料是出自于蒙大拿州Deer Lodge气象站的在线纪录。图8-23 提议的混合替代能源发电系统的总控制方案图8-24 在太平洋西北区五家住户的每小时平均功率需求我们用典型的冬季一天和夏季一天，模拟研究了提议的功率管理方案。图8-32所示为在模拟期间氢气的产生速率。图8-34所示为在夏天情景研究中，储氢罐压力在24h模拟期间中的变化。

我们用MATLAB/Simulink模拟了提议的风/太阳能/燃料电池-电解槽的能源系统。为了验证在不同情况下系统的性能，我们进行了实际负载需求数据和实际天气数据（风速、太阳辐射和空气温度）的仿真研究。这个系统设计提供五个在蒙大拿州西南部家庭的电力需求。在这个模拟研究中，我们使用了文献[33]提供的在太平洋西北地区的一个典型房子的每小时平均负载需求。图8-24所示的是5个房子在24h内每小时总的平均负载需求。天气资料是出自于蒙大拿州Deer Lodge气象站的在线纪录。这个气象站隶属于太平洋西北农业气象合作网（AgriMet）^[34]。

图8-23 提议的混合替代能源发电系统的总控制方案（出自Wang，C.and Nehrir，M.H.，IEEETrans.EnergConvers.，23（3），957，2008.许可使用）

图8-24 在太平洋西北区五家住户的每小时平均功率需求

我们用典型的冬季一天和夏季一天，模拟研究了提议的功率管理方案。在这两种情况下，我们都用了相同的负载需求。

1.冬季情景

模拟冬天情景的气象数据是在2006年2月1日收集的。图8-25所示为在混合发电系统中，风力发电装置输出功率在24h模拟期间内的变化。图8-26所示为光伏性能受温度的影响。图8-27所示为在24h模拟期间内，可用于电解槽生产氢气的功率。图8-28所示为加在电解槽上的直流电压和电解槽电流。图8-29所示为燃料电池堆实际发电功率。

2.夏天情景

图8-30和8-31所示分别是在24h模拟期间，混合发电系统从风能转换系统和光伏阵列的输出功率。当P_net＞0，剩余的发电功率可用于产生氢气。图8-32所示为在模拟期间氢气的产生速率。当P_net＜0，风能和太阳能发电的总和不够满足负载需求。在这种情况下，燃料电池堆启动来使用氢气罐储存的氢气生产短缺的电能。图8-33所示为相应的氢气消耗率。图8-34所示为在夏天情景研究中，储氢罐压力在24h模拟期间中的变化。