離網型組合蓄能風力發電系統

　　A₁對應假設電力需求僅通過A通道來滿足時所需的風輪掃掠面積。但系統實際運行當中，風電機組發出的電力將通過A、B、C、D四條通道傳送往用戶。依據1.2節中優化能量管理策略，在圖4中的時間間隔(t_O，t₁)、(t₂,t₃)、(t₄,t₅)內，電力赤字△P_=P_L/η_IN一P_eη_con。 對應的負電力失配塊能量△E₁。、△E₃ 、△E₅將通過C或D通道由燃料電池消耗的氫氣提供;在時間間隔(t₁，t₂)、(t₃，t₄)內，電力盈余△P₊=P_e1η_con-P_L/η_IN對應的正電力失配塊能量△E₂ 、△E₄將通過C或D通道轉換成氫氣存貯起來：而陰影部分對應的電能將通過A或B通道傳送到用戶 由于η_A>η_B>η_C>η_D，與A通道相比，電力通過B、C、D通道傳輸會帶來額外的損耗，因而需要對風輪的掃掠面積A₁進行修正補償.以獲得系統達到電力供求平衡所需的風輪掃掠面積A_w如下：

其中：

　A''₁ 包含了對B通道所帶來的額外損耗的修正補償，△A是對C、D通道所造成額外損耗的修正補償，裕量系數M_w ≥1以保證組合蓄能獨立式風力發電系統的可靠運行，理論上M_w=1時，系統恰好供需平衡：公式(8)具有普遍性，用于計算全年中所有的電力盈余正失配塊的總能量.其假設圖4中風輪掃掠面積為A 時的電力失配塊共有N塊;式(9)用于計算每一個電力失配塊的能量大小(有正有負)。

　　2.2 氫氣罐容積

 　　當風輪掃掠面積為A_w時，系統的電力供求失配曲線如圖5所示 圖5中的系統電力供求存在多個正、負失配塊。依據2.1小節的分析可知，所有正失配塊所對應的電力盈余△P₊=P_e1η_con-P_L/η_IN將通過C或D通道轉換成氫氣存貯起來：而所有負失配塊所對應的電力赤字△P_=P_L/η_IN一P_eη_con將通過C或D通道由燃料電池消耗氫氣提供。因而負、正失配塊交替出現意味著氫氣罐中的氫氣量的消長波動。氫氣儲能用于緩沖系統長期的電力失配.氫氣罐容積的設計。其關鍵在于計算出全年中負、正失配塊交替出現過程中氫氣量波動的最大范圍△E_max。求出了△E_max，再根據理想氣體方程、氫氣的熱功當量為237 kJ/mol或65.8Wh/mol、1摩爾氫氣的體積在常溫下約為22.4升，即可求取氫氣罐容積：

　　式中：M_HT為裕量系數，一般取2～3，以保證系統從任意時刻開始運行都不出現氫氣短缺或溢出的問題;H_PT為氫氣罐中氣體存貯的最大壓強，單位為標準大氣壓。求取△E_max的具體步驟如下：

 　　(1)如圖5所示。設全年中負、正交替的電力失配塊有N塊且全年頭尾相接.首先求出每個單塊的失配能量△E_i,1：

(2)接著計算出N個失配塊中各P個相鄰失配塊的能量之和△E_i,1：

圖5 AW 時的電力供求失配關系曲線

　　式中：p為奇數，i為整數，且i，P∈[1，N]，P不取偶數是因為其一正一負的效果使波動范圍減小.對求取最大波動范圍無益。

 　　(3)最后由下式可求得最大波動范圍△E_max：