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《风电氢储能系统的监测系统设计和实现》

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摘要：氢是在一个干净的相同类型的高能量密度的最终体积的载体,可以将一次能源转换诸如风能电能,热和化学能.监控能量存储系统的系统.所述STM32F 103作为核心控制器,所述系统的能量管理监测系统,包括一个MCGS触摸屏作为监控接口,硬件电路,软件开发过程中,和监控系统的通信,数据收集,管理控制,与其他功能过程监控接口配置过程.最后,监控系统测试平台成功执行,实验数据被收集和分析.可行性和本文所设计的监控系统的可靠性进行验证的风力氢存储系统.

关键词：风电;氢储能;监测;可靠

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）06-0176-03

0 引言

风力发电网络的连接的难度是一个难以解决的问题.据国家能源局的数据,中国减少和降低风在2013年就达到了162×108千瓦时,这是一个巨大的浪费.各种储能技术已成为研究的中心.其中,氢储能技术利用风的电解水,然后被存储,以获得氢气和氧气.通过燃烧氢或燃料电池,由此能够顺利进入到电网产生稳定的电能.氢能存储技术是解决大规模风电储存,储存时间长,响应时间更快,具有的优点是没有污染的新途径.这种新型的能量存储的特别好地适合于新的能量储存系统在山区和远程位置的岛屿.氢能存储的发电不仅用于新能源的存储,它也可以用来填补调峰和电网的低谷.氢能量存储系统包括电解水系统,氢存储系统,及燃料电池发电系统.涉及的是变化的能量的电解水技术的关键技术,高效率的贮氢技术,在低成本链路的燃料电池技术的高效率,并且每个链路系统的匹配技术.总结了效率贮氢技术的国家和国际研究,进行了不同的氢存储技术的比较分析,展望其应用在氢储能.

在七十年始,许多国外领先的研究人员研究的技术可行性和基于可再生能源的氢能存储系统的经济性,以及基于氢的能量存储系统的设置各种基于系统的数学模型及其应用,流量控制方法.但是,大多数研究集中在小规模系统氢能量的储存诸如用于存储风能独立的系统.设置与氢能的存储系统的建模质子交换膜燃料电池的数学模型;设计用于存储风氢能源系统,其中结合氢存储能量和超级电容器的能量存储,并且包括电解槽系统的每个模块的因果序列图集中在数学控制模型和策略,为整个系统的能量控制的结构.国内的研究技术,氢能存储已经开始晚了,它只是在风和光的份额不断增加的背景下成为中国新能源基地,能源的传统形式可以对新能源的储能能力提供足够的能量存储增加.开工项目的研究.最重要的研究主要集中在关键技术使转换机制,电能,氢气生产的新能源,大规模存储和合作的能量网络的统筹控制的两家运营商之间.

因此提出了一种风电氢储能系统的监测系统,基于STM32基础能源管理WP-HES与CCMFCS的监控系统,配电控制策略,并研究了数学模型的战略上.以CGS作为监控系统的计算机软件的配置,与被设计相对完整的功能的信息处理层.STM32核心控制器设计信息的收集和输出层,实现集中收集和风力发电和储能系统状态信息的功率输出的控制.它采用的技术和RS485串行通信总线用于完成数据传输到整个控制系统和创建能源管理.在实时动态管理系统的数据模型.

1 风电氢储能技术

由于強大的随机风电出力,这是不容易储存和运输,并且需要一个廉洁高效的风能和消费者或负载的生成之间的桥梁能源载体.因为氢被水风能电解产生具有其发电,大能量密度和快速响应时间,这将是最好的桥[1].

该系统包括风力发电场,电源控制器,高效率的AC-DC转换器和碱性电解液.在能量转换的第一步是由风力涡轮机产生的电力即提供所需的电解氢生产系统的电力.该方法的原理是主要化学用电的作用下,水通过化学反应分解成氢气和氧气.碱电解100-300kPa控制的环境.在电解电池中的阴极,水分子被分解成氢离子（H+）和氢氧根离子（OH-）.氢离子反应与由动力源供给而产生的氢原子和氢原子的电子结合以产生氢分子（H2）.氢氧根离子（OH-）的电场的阴极和阳极,在那里它们失去电子以形成水分子和氧分子之间的作用下达到通过离子交换膜的阳极[2].阳极和阴极反应如下：

水的电解过程中,没有其它污染物,以产生仅用于煤化学工业所需的氢气和氧气,是氢气和氧气的最为理想的来源.在这个过程中,风电产业是在传统煤化工“有问题”,不仅要充分利用风能资源的最大,不仅要解决风电并网的连接,CO难的瓶颈和二氧化碳排放量降低显著,全球能源网络,为实现绿色和低碳的排放将提供技术支持.

2 风电氢储能监测系统设计

2.1总体设计方案

该WP-HES&CCMFCS监视系统的结构在图1中所示的总体结构采用三层结构,诸如物理层执行层,信息收集和输出层,和信息处理层[3].

2.2功能模块电路设计

电源是稳定和精确的外部时钟源是外部数据采集和精确计数期间所需要的处理器核控制系统的正常操作两个因素.处理配备基本外部电路阳台通常被称为最小系统,系统设计计算机年龄为下底,其性能直接影响到操作系统的可靠性和稳定性[4].STM32最小系统部分电路图2所示.

2.3数据采集与输出电路

该WP-HES&CCFCS能量管理的主要任务监控系统较低级别的计算机包括收集的风电场的输出功率和气体存储罐的剩余气体的压力,输出所述电磁阀控制的开关值,并输出功率以执行层DC/DC转换器的数据的主控制芯片DSP,所以该系统的下位机主要实现三个任务,例如收集模拟量,输出切换值,并与上计算机和运行过程中的执行装置进行通信[5].主控制器设计框架图3所示.

2.4监测系统人机交互软件系统设计

过程中的具体操作的计算机软件上下被描述为如：首先,风力发电场的模块计算AD计算机较小计数输出,并根据收集的信号的SOC相当于存储罐中的气体,并提供计算出检查程序的相应功能的代码数据通信,并将其发送给计算机监控软件,除了上述数据,该监控软件还接收电力需求,并通过多能量集群系统产生的氢的煤化学等价物.的能量管理策略协调后生成的上述数据计算和电磁阀和所述数据的执行转换器电磁阀控制数据经由komunikasi.CSP每个转换器被直接连接到主机计算机的主控制程序返回到主控制器并接收要被控制的功率.根据上述内容,不难看出,能量管理控制监测系统WP-HES&CCMFCS的整个过程涉及各种模块,诸如风电场输出,SOC气体罐,控制装置的计算,和计算机的通信上下的计算.为了简化整个系统的软件编程难度,提高运行效率代码,本文使用的模块化编程方法[6].由软件配置CGS完成能量管理策略编程接口和上位机监控系统.系统软件总体框架图4所示.

数据的整个过程上的计算机之间交换和使用Modbus协议,串行中断服务功能,串行端口传输功能,串行端口接收功能,数据帧监视功能,Modbus协议驱动器功能,子,如CRC校验功能降低计算机这是需要调整的功能.主计算机发送一个请求的数据帧给STM32,每个中断执行的服务功能的数据的字节被接收到的串行端口的时间后,接收到的号码被存储顺序缓冲器阵列英寸串行端口接收功能,同时对应于该数据帧中的阵列值的指针分配,所述数据帧的监视功能,以确定数据帧是否已被接受.如果验收完成后,会进行CRC校验.如果检查是成功的,Modbus协议驱动功能启动.该功能的功能码被确定,则执行相应的功能.实现读出和写入的寄存器的功能,并且根据该处理结果来更新该数据帧的指针,终于完成了传输,是由串行端口发送功能更新指针数据的任务周期[7,8].下位机通信过程流程图5所示.

2.5监测数据采集模块设计

WP-HES&CCMFCS能量管理系统需要实时采集的风电场输出口三相电压、三相电流和两个储气罐气压信号,因此ADC采用8通道连续扫描转换模式,在这种转换模式下STM32对所有设定通道挨个进行扫描,并使用DMA将所测得的通道转换数据从ADC储存缓冲区转存到SRAM,触发信号来自定时器T2.系统对ADC数据采集速度要求较低,因此所有通道的采样时间都设为239.5个周期,这样可以兼顾采样数据的准确性[9,10].至此完成了对ADC的配置,其配置过程流程图如图6所示.

STM32 ADC为了满足有些系统的中断式数据采集需求,将ADC通道分成了规则组和注入组等两个组,本系统中所有数据的采用都是规则组里完成的,由定时器触发规则通道数据计算器,开始进行数据的采集,当规则组转换结束时产生中断,进入中断服务函数读取采集数据,DMA将所测得的通道转换数据从ADC储存缓冲区转存到SRAM,清理ADC数据缓冲器,供下一次采集使用.

3 监测系统实验平台搭建

3.1 实验平台搭建

本文能量管理系统上位机监控界面采用某企业自动化软件公司生产的触摸屏TPC7062TX,功率信号的采集选用JSY MK-211系列电能采集模块,风电输出功率由JWY 30C型直流稳压电源模拟,下位机能量控制系统采用了基于STM32F 103ZET6为主控芯片的红牛开发板了,电磁阀由带光祸隔离的继电器模块,由此构成了包括上位机、下位机和部分执行器件的WP-HES&CCMFCS监控系统联合通信实验平台,如图7所示.

3.2监测系统测试分析

Modbus通讯协议,必须区分的上部和下部装置的位置之间进行.首先,创建和调试基于Modbus协议格式下计算机通信程序.当完成计算机顶装置的构型中,电磁阀按钮和风力发电输出框将在用户窗口来建立.数据信道被连接到保持寄存器,用于存储所述下计算机的功率的计算结果,按钮通道连接到对应于较低的计算机继电器的控制引脚的寄存器.在测试过程中,改变对应于切换状态和电磁阀的功率调节模块的下计算机输出功率值的LED的状态产生时,风窗口主窗口MCGS变化,从图8所示的显示值,所显示与所测量的功率被发现是基本相同.0.03千瓦的误差,测量模块是原因.电磁阀的状态是一样的主窗口的状态.按钮的动画属性是一致的.要被监视画面上显示的数据是正常的,则表示该能量管理系统的数据采集和通信功能是正常的.实验测试,数据采集系统在整个能量管理系统的稳定操作,RS485总线是准确的,并且提供了大量的可靠的测试数据的随后的数据分析.

从图9所示中19：25-19：35分时间段各参数波形可以看出储氢管SOC<10%,系统处于危险区工作模式,本文设计的能量分配策略是将此时监控系统工作方式设定为快速充电模式,使系统恢复到预警区.从图可以看出此时不管协调请求功率和风电场输出功率多大,风电场输出功率一直等于储能系统输入功率,所有的电磁阀都处于关闭状态.

经过上述分析实验结果,验证了本文提出的能量管理系统以及能量管理控制策略可行性和可靠性.

4 结语

WP-HES和CCMFCS能源管理监控系统测试平台,该系统是建立监视系统的运行状态时,它是在所有的工作状态,实验数据被收集和分析.结果,该系统在操作中非常稳定,在上水平和较低的电平之间的通信是正常的,数据收集已经显示是正确的.可行性和文中提出的能量管理策略的可靠性,将根据监测系统的各种操作参数的变化曲线的分析结果进行验证.

参考文献

[1] 王森,蔺红.基于变系数ES的混合储能平抑风电波动控制策略[J].太阳能学报,2019（11）：3204-3212.

[2] 王侃宏,赵政通,罗景辉,等.风光互补发电制氢储能系统模拟仿真研究及性能分析[J].节能,2019（11）：79-84.

[3] 李彥哲,郭小嘉,董海鹰,等.风/光/储微电网混合储能系统容量优化配置[J/OL].电力系统及其自动化学报：1-8[2020-05-21].https：//doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.000322.

[4] 孙泽伦,陈洁,滕扬新,等.基于混合储能平抑风电波动的负反馈分层模糊控制策略[J].电力电容器与无功补偿,2019（04）：176-182.

[5] 郭常青,伊立其,闫常峰,等.太阳能光伏-PEM水电解制氢直接耦合系统优化[J].新能源进展,2019（3）：287-294.

[6] 蔡国伟,西禹霏,杨德友,等.基于风-氢的气电热联合系统模型的经济性能分析[J].太阳能学报,2019（5）：1465-1471.

[7] 高乾恒,黄帅飞,李二超,等.市场环境下含氢储能的售电公司优化调度[J].电力建设,2019（4）：42-48.

[8] 李奇,蒲雨辰,韩莹,等.电-氢孤岛直流微电网分层能量管理[J/OL].西南交通大学学报：1-8[2020-05-21].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/51.1277.U.20190227.1145.002.html.

[9] 王若谷,戴立森,梁芷睿,等.基于不同种类储能电池的微电网综合储能系统性能对比[J].电力电容器与无功补偿,2019（1）：166-171+179.

[10] 梁芷睿,宋政湘,王建华,等.光氢储混合微电网的优化设计与调度软件开发[J].电力电容器与无功补偿,2018（5）：172-177.

结束语:这是一篇关于系统设计和储能方面的大学硕士和本科毕业论文以及监测系统相关系统设计和储能论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.