上述組合蓄能系統的最優能量管理策略可采取如圖2所示的雙滯環控制方案[9,10]來具體實現,其中設置滯環的目的是為了防止電解裝置和燃料電池頻繁地開關。需要指出SELUP與SFClow分別表示蓄電池已充滿電、電力已用盡,SELUP-SFClow代表蓄電池放電深度,為使系統安全運行,兩者均留有余量,SELUP低于蓄電池保護上限防止過充電,SFClow高于保護下限防止過放電;電解氫裝置按可變輸入功率模式運行,動態吸收供需失配的電力;而燃料電池由于負載跟隨響應較慢,將以近似恒定功率的方式發出電能[9-10],剩余失配的電力仍由蓄電池吸收或補充,由于利用了蓄電池的緩沖能力,燃燒電池的輸出功率可近似取最大月平均負荷值,這即減小了燃料電池成本又能向用戶連續供電。

圖2 雙滯環控制策略
為了保證獨立式風力發電系統能夠全年連續穩定自治運行,必須至少使系統的能量達到供需平衡.在此前提下合理設計和選擇系統各元件的規格至關重要。下面將基于本節所提出的優化能量管理原則.提出一整套的組合蓄能系統規格設計方法。
2系統規格設計
2.1 風電機組規格
風電機組主要由風輪、齒輪箱(可選項)和發電機組三部分組成。風電機組的風電轉換效率Cp為風輪的風能利用系數CP1 、齒輪箱效率ηGear和發電機組效率ηGenerator蛐的乘積[11] ,即:

進而可得風電機組的電功率輸出Pe為:

圖3 風電機組的結構

式中:Aw為風輪的掃掠面積;Iw為風輪前端輸人的風功率密度,當實時風速v在切入風速和切出風速之間時.風電機組工作,Iw=0.5pv3 ,P為風輪所在高度的空氣密度,當在其它風速時,Iw=0;IwCp等效為風輪前端輸入的有效風功率密度 風電機組型號一旦確定,則其Cp-v的關系曲線亦確定。在額定風速Cpr下,其風電轉換效率 即可確定,于是風電機組的額定功率輸出Per為:

由(3)式可見,風電機組規格的設計主要就是確定風輪掃掠面積Aw。為計算滿足要求的Aw,先分析一下如圖4所示系統的電力供求失配曲線.其風輪的掃掠面積為:

式中:PLYavg為用戶年平均功率;(LwCp)Yavg為年平均有效風功率密度。

圖4 A1,時的電力供求失配關系曲線