中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：離網(wǎng)型新能源制氫項(xiàng)目不僅具有顯著的減排效益，還具備良好的產(chǎn)業(yè)示范與帶動(dòng)作用。然而，離網(wǎng)電力系統(tǒng)及其在制氫領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于起步階段。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，儲(chǔ)能裝置的容量配比將直接影響離網(wǎng)制氫系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和制氫成本。
氫能作為一種清潔能源，具備多項(xiàng)顯著優(yōu)勢(shì)，已成為二次能源領(lǐng)域的重要候選。氫氣具有極高的燃燒熱值，單位質(zhì)量所釋放的能量遠(yuǎn)超多數(shù)傳統(tǒng)燃料，因此被視為高效的能源載體。其燃燒產(chǎn)物僅為水，不會(huì)排放二氧化碳等溫室氣體，環(huán)境友好性突出。氫能在應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出廣泛的適應(yīng)性，不僅可用于燃料電池汽車，還廣泛應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)景，如氨的合成、金屬冶煉等。作為一種長(zhǎng)期能源存儲(chǔ)手段，氫能能夠有效應(yīng)對(duì)可再生能源出力不穩(wěn)定的問(wèn)題。通過(guò)“電-氫-電”路徑，可在可再生能源富余時(shí)制取氫氣，并在負(fù)荷高峰或電力短缺時(shí)釋放能源，實(shí)現(xiàn)能量的跨時(shí)域調(diào)節(jié)與高效利用。在中國(guó)，氫能技術(shù)的發(fā)展正受到政府層面的高度重視與政策支持，相關(guān)規(guī)劃和激勵(lì)措施持續(xù)推動(dòng)氫能在能源轉(zhuǎn)型與碳減排進(jìn)程中的應(yīng)用拓展。未來(lái)，隨著制氫、儲(chǔ)氫與用氫等關(guān)鍵技術(shù)的不斷進(jìn)步，氫能有望在推動(dòng)清潔能源體系構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)中發(fā)揮更加重要的作用。
離網(wǎng)型風(fēng)光制氫方案是指在氫氣生產(chǎn)過(guò)程中不依賴傳統(tǒng)電網(wǎng)，而是通過(guò)自建的風(fēng)電與光伏發(fā)電系統(tǒng)，將風(fēng)能和太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為氫能，生產(chǎn)綠色氫氣（綠氫）。該方案的核心優(yōu)勢(shì)在于避免了對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷沖擊，降低了可再生能源接入帶來(lái)的電網(wǎng)波動(dòng)性，有效減輕了電網(wǎng)調(diào)節(jié)壓力。在內(nèi)蒙古、寧夏等地政策支持下，離網(wǎng)型風(fēng)光制氫有望成為綠氫產(chǎn)業(yè)的示范項(xiàng)目。政府的推動(dòng)對(duì)新能源制氫技術(shù)的推廣至關(guān)重要，有助于吸引投資、推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，并逐步形成可復(fù)制的商業(yè)模式。
目前，國(guó)內(nèi)新能源制氫系統(tǒng)主要采用并網(wǎng)集中制氫方案，這是由于大電網(wǎng)提供了穩(wěn)定的能源支持，且各類關(guān)鍵設(shè)備已較為成熟。相比之下，離網(wǎng)制氫系統(tǒng)無(wú)需接入電網(wǎng)，項(xiàng)目申報(bào)時(shí)可免于新能源并網(wǎng)審批，顯著縮短建設(shè)周期，并在規(guī)模和容量設(shè)置上具備更大靈活性。特別是在電網(wǎng)未覆蓋或覆蓋薄弱的地區(qū)，離網(wǎng)制氫系統(tǒng)可通過(guò)多能互補(bǔ)，解決能源供給難題。
關(guān)于離網(wǎng)型風(fēng)光聯(lián)合制氫系統(tǒng)的研究主要集中于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與容量配置，相關(guān)探討多基于能量平衡與經(jīng)濟(jì)性分析，涵蓋仿真建模、控制策略和容量?jī)?yōu)化等方面，多聚焦于新能源制氫系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與配置，特別是在電解槽、儲(chǔ)氫設(shè)備及控制系統(tǒng)等方面展開(kāi)了深入研究。然而，針對(duì)離網(wǎng)型制氫系統(tǒng)中的電氣設(shè)備配置、供電平衡及儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化的探討仍較為有限。由于該類系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)尚處于起步階段，實(shí)踐案例和可借鑒的文獻(xiàn)較為匱乏，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)離網(wǎng)型新能源制氫系統(tǒng)時(shí)，缺乏成熟的設(shè)計(jì)原則和典型參考方案。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能組件是保障離網(wǎng)型新能源電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，其容量配置直接關(guān)系到電能質(zhì)量、制氫效率及工藝系統(tǒng)的安全性，同時(shí)也顯著影響制氫成本。本文以離網(wǎng)型新能源制氫系統(tǒng)為研究對(duì)象，在總結(jié)離網(wǎng)型與傳統(tǒng)并網(wǎng)型電力系統(tǒng)特征的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討離網(wǎng)制氫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件，并對(duì)不同儲(chǔ)能容量配置方案下的系統(tǒng)運(yùn)行性能進(jìn)行分析比較。
離網(wǎng)型新能源制氫系統(tǒng)特點(diǎn)
● 離網(wǎng)型新能源制氫系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
離網(wǎng)風(fēng)光制氫系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如下圖所示，所依賴的風(fēng)能和太陽(yáng)能資源都存在自然波動(dòng)性，導(dǎo)致電源出力不穩(wěn)定。制氫系統(tǒng)可以通過(guò)調(diào)節(jié)各電解槽運(yùn)行負(fù)荷及投切可實(shí)現(xiàn)較好的靈活性。當(dāng)風(fēng)光發(fā)電功率波動(dòng)時(shí)，電解槽隨之調(diào)整負(fù)荷，盡量實(shí)現(xiàn)功率平衡。目前離網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，一般由構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電源擔(dān)負(fù)組網(wǎng)電源，建立并維持系統(tǒng)的電壓與頻率。使用儲(chǔ)能組件擔(dān)任組網(wǎng)電源時(shí)，控制上更為靈活、便捷，通過(guò)靈活快速調(diào)整有功/無(wú)功功率，可以在一定程度上抑制新能源的波動(dòng)性，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
↑ 離網(wǎng)型新能源制氫系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
● 離網(wǎng)型新能源制氫系統(tǒng)的穩(wěn)定條件
根據(jù)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》（GB38755－2019）以及《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計(jì)算規(guī)范》（GB/T40581－2021），為保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，維持電力系統(tǒng)頻率、電壓的正常水平，系統(tǒng)應(yīng)有足夠的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備和有功功率、無(wú)功功率備用容量。根據(jù)電力系統(tǒng)失穩(wěn)的物理特性、受擾動(dòng)的大小以及研究穩(wěn)定問(wèn)題應(yīng)考慮的設(shè)備、過(guò)程和時(shí)間框架，電力系統(tǒng)穩(wěn)定可分為功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定3大類以及若干子類。
在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)規(guī)范的基礎(chǔ)上，離網(wǎng)型新能源電力系統(tǒng)的穩(wěn)定條件基本遵循以下幾點(diǎn)：
相比大電網(wǎng)，離網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的主要風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自于內(nèi)部功率不平衡。如果系統(tǒng)內(nèi)電源機(jī)組輸出功率與負(fù)荷需求功率之間的不平衡較大，且超出機(jī)組的調(diào)節(jié)能力，離網(wǎng)系統(tǒng)將難以維持穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在離網(wǎng)型項(xiàng)目的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)合理配置電源與負(fù)荷，并在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中盡量實(shí)現(xiàn)功率平衡或保持較小的不平衡量，以保障離網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差》（GB/T15945），電力系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下，頻率偏差限值為±0.2赫茲。當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)，頻率偏差限值可放寬至±0.5赫茲?？紤]到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)大電網(wǎng)運(yùn)行制定，對(duì)于特定的孤立電網(wǎng)，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行對(duì)頻率的要求，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)電源和負(fù)荷長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的需要來(lái)具體分析：首先，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行頻率需要滿足系統(tǒng)內(nèi)電源機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行所允許的頻率變動(dòng)范圍；其次，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行頻率需要保證系統(tǒng)內(nèi)所有負(fù)荷可靠運(yùn)行情況下對(duì)頻率變動(dòng)范圍的要求。
離網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的頻率主要取決于電源有功功率，由于無(wú)功不平衡可以通過(guò)就地補(bǔ)償解決，離網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的頻率和電壓變化特性主要與有功功率不平衡有關(guān)。
離網(wǎng)型系統(tǒng)對(duì)緊急控制措施及暫態(tài)頻率的要求：電力系統(tǒng)在實(shí)際可能的各種運(yùn)行情況下，因故障突然發(fā)生有功缺額后，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率嚴(yán)重下降時(shí)，應(yīng)及時(shí)切除相應(yīng)容量的部分負(fù)荷，使保留運(yùn)行的負(fù)荷容量能與運(yùn)行中的發(fā)電容量相適應(yīng)，系統(tǒng)頻率能夠恢復(fù)到額定頻率附近繼續(xù)運(yùn)行，不發(fā)生頻率崩潰，也不使事件后的系統(tǒng)頻率長(zhǎng)期處于某一過(guò)高或過(guò)低數(shù)值。
為了維持離網(wǎng)系統(tǒng)電壓水平，保持電壓穩(wěn)定，必須具備足夠的無(wú)功容量。因此，應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償容量進(jìn)行計(jì)算分析，判斷是否能夠滿足無(wú)功平衡的需要。此外，由于電壓穩(wěn)定問(wèn)題還和系統(tǒng)的運(yùn)行方式及負(fù)荷的特性有關(guān)，對(duì)電壓穩(wěn)定的分析需要針對(duì)具體的情況進(jìn)行研究。
● 構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能在離網(wǎng)型新能源制氫系統(tǒng)中的應(yīng)用
新能源發(fā)電與同步發(fā)電機(jī)發(fā)電有著本質(zhì)區(qū)別，現(xiàn)有的新能源基本不具備慣量支撐能力。風(fēng)、光等新能源發(fā)電需要依靠變流器和逆變器并入電網(wǎng)，這些電力電子變流設(shè)備具有控制靈活、響應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn)，但隨著電力系統(tǒng)中電力電子設(shè)備的增多，這些裝置本身低慣量、低阻尼、弱電壓支撐的特點(diǎn)會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。
根據(jù)控制方式的不同，儲(chǔ)能組件可以分為跟網(wǎng)型和構(gòu)網(wǎng)型。目前大多數(shù)儲(chǔ)能組件采用跟網(wǎng)型儲(chǔ)能，與電網(wǎng)同步需要鎖相環(huán)測(cè)量并網(wǎng)點(diǎn)的相位信息，在弱電網(wǎng)中存在穩(wěn)定問(wèn)題。在系統(tǒng)強(qiáng)度弱、物理慣性低的電網(wǎng)中，儲(chǔ)能組件宜采用構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能。與跟網(wǎng)型儲(chǔ)能相比，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能具有可提供同步電壓電流，為系統(tǒng)提供虛擬慣性等優(yōu)勢(shì)；在極端環(huán)境下，還可以提供故障穿越、黑啟動(dòng)及有功、無(wú)功穩(wěn)定功能，保障系統(tǒng)穩(wěn)定。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能可以讓儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)類似同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性，在電力系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)的前、中、后各階段，主動(dòng)構(gòu)建起系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行必需的電勢(shì)。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能除考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性的安全方面外還需要考慮其經(jīng)濟(jì)性。離網(wǎng)型新能源制氫系統(tǒng)因?yàn)闊o(wú)大電網(wǎng)支持，且受限于儲(chǔ)氫規(guī)模，很難做到長(zhǎng)期能量平衡。如果完全依賴儲(chǔ)能裝置維持系統(tǒng)負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)能容量過(guò)大以及降低經(jīng)濟(jì)性。所以在新能源發(fā)電端存在波動(dòng)的情況下，需要負(fù)荷具備柔性調(diào)節(jié)的能力，比如通過(guò)荷隨源動(dòng)的控制方式對(duì)電解槽進(jìn)行升降負(fù)荷的調(diào)節(jié)。
離網(wǎng)型新能源制氫系統(tǒng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性仿真分析
● ETAP平臺(tái)下的仿真建模
ETAP是電力電氣分析、電能管理的綜合分析軟件系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。該軟件較為全面，包含了發(fā)電和工業(yè)電力電氣系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算、運(yùn)行、模擬等全面的模擬分析。本研究的仿真部分主要利用了軟件中的暫態(tài)穩(wěn)定模塊，針對(duì)波動(dòng)電源和暫態(tài)故障下的系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行了仿真模擬。
本研究在ETAP仿真平臺(tái)建立了一套離網(wǎng)型新能源制氫系統(tǒng)的仿真模型，模型參數(shù)見(jiàn)下表。模型包括對(duì)風(fēng)機(jī)、構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能模塊、儲(chǔ)能整流變壓器、儲(chǔ)能整流器、電解槽單元、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVG）的建模。為補(bǔ)償設(shè)備帶來(lái)的無(wú)功損耗，在35千伏母線段上加裝了容量為3.25兆乏的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。
↑ ETAP系統(tǒng)模型參數(shù)
如下圖所示，新能源發(fā)電側(cè)包含4臺(tái)風(fēng)機(jī)，4臺(tái)風(fēng)機(jī)通過(guò)風(fēng)機(jī)箱式變壓器升壓后連接35千伏母線。共1個(gè)儲(chǔ)能電池模塊，儲(chǔ)能電池模塊出口側(cè)連接PLC（雙向逆變器）入口側(cè)，PLC（雙向逆變器）出口側(cè)連接儲(chǔ)能變壓器低壓側(cè)，儲(chǔ)能變壓器高壓側(cè)連接35千伏母線。共2個(gè)電解槽模塊，及1個(gè)公輔供電模塊，電解槽和公輔模塊連接35千伏母線，電解槽模塊為包含整流器、整流變壓器的交流負(fù)載模塊。
↑ ETAP仿真模型圖
● 系統(tǒng)穩(wěn)定性仿真分析
系統(tǒng)穩(wěn)定性分析主要包括系統(tǒng)靜態(tài)功率波動(dòng)工況下和暫態(tài)故障下系統(tǒng)的穩(wěn)定性，主要目的是驗(yàn)證儲(chǔ)能系統(tǒng)功率配置的合理性。本研究選取了3種典型仿真工況，對(duì)離網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可能發(fā)生的電源側(cè)波動(dòng)、負(fù)荷側(cè)跌落等常見(jiàn)情況進(jìn)行了仿真。仿真時(shí)長(zhǎng)為10秒。系統(tǒng)初始狀態(tài)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行在額定風(fēng)速的77%，單臺(tái)輸出功率約為4兆瓦，電解槽及電解槽公輔用電處于滿負(fù)荷，系統(tǒng)內(nèi)有功功率和無(wú)功功率處于平衡狀態(tài)。系統(tǒng)正常工作頻率為50赫茲。
仿真工況（1）正常風(fēng)電發(fā)電功率波動(dòng)25%，制氫負(fù)載3秒后同步波動(dòng)。
此工況中1號(hào)風(fēng)機(jī)在仿真開(kāi)始時(shí)處于停機(jī)狀態(tài)，1號(hào)電解槽負(fù)荷率約為40%，仿真第1秒時(shí)風(fēng)機(jī)上線。1號(hào)電解槽在仿真第4s時(shí)提升負(fù)荷率至100%。需要說(shuō)明的是，本研究采用了荷隨源動(dòng)的控制策略，但需要考慮控制系統(tǒng)信號(hào)傳遞所帶來(lái)的延遲，延遲時(shí)間設(shè)定為3秒。本研究主要針對(duì)在工況下的離網(wǎng)制氫電力系統(tǒng)的穩(wěn)定分析，所以3秒的延遲時(shí)間不涵蓋風(fēng)機(jī)功率調(diào)節(jié)和電解槽功率調(diào)節(jié)所需要的時(shí)間。
仿真工況（2）電解槽符合率降低50%，風(fēng)機(jī)功率3秒后同步變化。
此工況中1號(hào)電解槽在仿真開(kāi)始的第1秒切除，1號(hào)風(fēng)機(jī)和2號(hào)風(fēng)機(jī)在第4秒時(shí)切除。
仿真工況（3）額定負(fù)荷情況下風(fēng)機(jī)線路高壓側(cè)母線單相接地不對(duì)稱故障。
此工況中1號(hào)風(fēng)機(jī)箱變高壓側(cè)在仿真開(kāi)始的第1秒設(shè)置了母線單相接地不對(duì)稱故障，并在0.12秒后清除了此故障。
仿真工況（1）
通過(guò)下圖仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，需要配置至少20%儲(chǔ)能才可以使電壓在系統(tǒng)完成調(diào)節(jié)后趨于穩(wěn)定。風(fēng)機(jī)上線后產(chǎn)生了瞬間電壓波動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)處于過(guò)載狀態(tài)，系統(tǒng)電壓升高。在儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用下及電解槽符合率上升后，系統(tǒng)電壓趨于穩(wěn)定。10%儲(chǔ)能情況下的系統(tǒng)電壓處于失穩(wěn)狀態(tài)。對(duì)比高比例儲(chǔ)能的情況，30%儲(chǔ)能或以上可更好平抑風(fēng)機(jī)上線后產(chǎn)生的瞬間電壓波動(dòng)峰值，以及在系統(tǒng)在完成調(diào)節(jié)后更快平穩(wěn)電壓。
↑ 仿真工況（1）35kV母線電壓仿真結(jié)果
下圖為儲(chǔ)能組件的無(wú)功功率輸出仿真結(jié)果，在產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，儲(chǔ)能組件輸出無(wú)功功率并提供慣量來(lái)平移電壓波動(dòng)。
↑ 仿真工況（1）儲(chǔ)能組件無(wú)功功率輸出
下圖表明，20%以上儲(chǔ)能情況下，系統(tǒng)頻率波動(dòng)不明顯，在系統(tǒng)完成調(diào)節(jié)后頻率穩(wěn)定，變化范圍<1%。
↑ 仿真工況（1）系統(tǒng)頻率仿真結(jié)果
儲(chǔ)能組件的有功功率輸出如下圖所示，更大的儲(chǔ)能配比可提供更高的有功功率輸出，并可以有效減少頻率的波動(dòng)峰值。
↑ 仿真工況（1）儲(chǔ)能組件有功功率輸出
仿真工況（2）
如圖1所示，與工況（1）情況近似，當(dāng)負(fù)荷端變化時(shí)，系統(tǒng)電壓發(fā)生短暫過(guò)載并在發(fā)電端調(diào)節(jié)后趨于穩(wěn)定。除40%儲(chǔ)能外，在發(fā)電端完成調(diào)節(jié)之前，電壓過(guò)載率均高于20%。如圖2所示，與工況（1）相比，儲(chǔ)能無(wú)功輸出更低。
↑ 圖1 仿真工況（2）35kV母線電壓仿真結(jié)果
↑ 圖2 仿真工況（2）儲(chǔ)能組件無(wú)功功率輸出
下圖表明，當(dāng)負(fù)荷端產(chǎn)生較大變化時(shí)，系統(tǒng)頻率也會(huì)遭遇較大波動(dòng)，在10%儲(chǔ)能情況下，波動(dòng)峰值為+3%，?1.5%。高比例儲(chǔ)能可降低頻率波動(dòng)峰值。與工況（1）相比，儲(chǔ)能系統(tǒng)需要在電解槽切除后吸收風(fēng)機(jī)的有功功率輸出，高比例的儲(chǔ)能可吸收更多的多余有功功率，從而降低頻率波動(dòng)峰值。
↑ 仿真工況（2）系統(tǒng)頻率仿真結(jié)果
↑ 仿真工況（2）儲(chǔ)能組件有功功率輸出
仿真工況（3）
下圖為仿真工況（3）35千伏母線電壓在不同儲(chǔ)能配比情況下的仿真結(jié)果。風(fēng)機(jī)高壓側(cè)母線單相故障在排除前帶來(lái)了很大的電壓波動(dòng)，小于20%儲(chǔ)能的情況下無(wú)法使得系統(tǒng)電壓穩(wěn)定，系統(tǒng)電壓在故障排除后產(chǎn)生了震蕩現(xiàn)象，儲(chǔ)能組件無(wú)法通過(guò)無(wú)功功率調(diào)節(jié)平抑波動(dòng)。20%及以上的儲(chǔ)能配置可以平穩(wěn)電壓，區(qū)別在于在故障排除后導(dǎo)致的電壓波動(dòng)峰值。
↑ 仿真工況（3）35 kV 母線電壓仿真結(jié)果
↑ 仿真工況（3）儲(chǔ)能組件無(wú)功功率輸出
在較低儲(chǔ)能配比的情況下，系統(tǒng)頻率產(chǎn)生崩潰，并由于激增電流的原因產(chǎn)生較大波動(dòng)。
↑ 仿真工況（3）系統(tǒng)頻率仿真結(jié)果
如下圖，儲(chǔ)能組件需要發(fā)生波動(dòng)時(shí)吸收多余的有功功率，儲(chǔ)能組件允許短時(shí)間過(guò)載，以平抑頻率的波動(dòng)。
↑ 仿真工況（3）儲(chǔ)能組件有功功率輸出
● 系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析
本文中所設(shè)計(jì)項(xiàng)目主要包含2臺(tái)1500Nm3/h的堿性電解槽，制氫工程部分按300萬(wàn)元/兆瓦計(jì)算，制氫部分投資金額約4500萬(wàn)元。風(fēng)電部分包含4臺(tái)額定功率在6.25兆瓦的風(fēng)機(jī)，投資金額約為8500萬(wàn)元。儲(chǔ)能部分按1元/瓦時(shí)計(jì)算，投資估算見(jiàn)下表，每增加10%儲(chǔ)能對(duì)應(yīng)增加投資占比約1.6個(gè)百分點(diǎn)。
↑ 儲(chǔ)能部分投資估算
本文對(duì)離網(wǎng)型新能源制氫系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)進(jìn)行了闡述。通過(guò)對(duì)離網(wǎng)型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定條件進(jìn)行歸納和總結(jié)，得知系統(tǒng)穩(wěn)定因素主要取決于系統(tǒng)電壓和頻率。本文還探討了構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能在離網(wǎng)電力系統(tǒng)中的作用，為探究不同儲(chǔ)能配比對(duì)離網(wǎng)型新能源制氫系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，在ETAP仿真平臺(tái)下建立了一套以電解槽為主要負(fù)載的離網(wǎng)制氫系統(tǒng)。仿真包含3種典型仿真工況及10%、20%、30%和40%儲(chǔ)能配比，并對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行了對(duì)比分析。仿真采用荷隨源動(dòng)的控制策略，目的是保證系統(tǒng)功率平衡。仿真結(jié)果表明，對(duì)于本文中構(gòu)建的離網(wǎng)制氫系統(tǒng)，需要配置至少20%新能源裝機(jī)容量的儲(chǔ)能組件才能平抑系統(tǒng)電源端或負(fù)荷端調(diào)節(jié)所帶來(lái)的波動(dòng)，并保證系統(tǒng)在后續(xù)運(yùn)行中保持電壓及頻率的穩(wěn)定。20%以上的儲(chǔ)能配置可保證在系統(tǒng)調(diào)節(jié)后或故障排除后系統(tǒng)電壓波動(dòng)<3%，頻率波動(dòng)小于±0.5赫茲。通過(guò)仿真結(jié)果可得知，更高的儲(chǔ)能配比可以有效平抑系統(tǒng)電壓或頻率產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)的峰值，使系統(tǒng)可以更快恢復(fù)平穩(wěn)，從而增加系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，但是會(huì)極大降低制氫的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)對(duì)文中提及的項(xiàng)目規(guī)劃，每增加10%對(duì)應(yīng)增加總投資的1.6%。此外，儲(chǔ)能的配比也取決于除儲(chǔ)能組件外的系統(tǒng)組件所允許的過(guò)載倍數(shù)。如果系統(tǒng)內(nèi)組件工作時(shí)允許一定范圍內(nèi)的電壓及頻率波動(dòng)，那么降低儲(chǔ)能的比率也將存在可能性，從而提高制氫經(jīng)濟(jì)性。其他因素如系統(tǒng)中存在線路阻抗、諧波、或系統(tǒng)組件損耗效率等問(wèn)題，也會(huì)一定程度上影響儲(chǔ)能配置的占比，此部分的工作將建立在未來(lái)更加完善的仿真模型上。
