孤岛DFIG风电制氢系统的黑启动功率容量确定与控制策略
系统与控制
2025-12-19 v1 系统与控制
摘要
本文提出了一种针对离网风电制氢(W2H)系统的黑启动方法，该系统由基于双馈感应发电机(DFIGs)的风电场、作为黑启动电源的质子交换膜燃料电池(PEMFCs)以及制氢工业组成。PEMFC安装在制氢工业内以便于直接获取氢燃料。基于微电网拓扑和黑启动方案，本研究创新性地通过潮流分析确定了PEMFC的额定容量。该容量必须足以在启动期间为输电线路和变压器等被动元件充电、提供转子励磁以及为风力发电机(WT)和电解槽(ELZ)辅助设备供电。所提出的系统集成了风氢协调控制(WHCC)和氢储能协调控制(HSCC)。在风力发电机的最大功率点跟踪(MPPT)下，电解槽跟随功率波动以吸收风电输出，确保稳定的电压和频率。对DFIG或PEMFC变流器施加固定频率控制可使DFIG保留传统的电网跟随(GFL)运行，降低变流器开发成本。对于两种控制模式，本文建立了黑启动顺序并制定了完整的系统协调控制策略。整个控制系统通过MATLAB/Simulink仿真进行了验证。结果证实了所计算的PEMFC容量支持可靠的黑启动，而黑启动控制策略确保了系统平稳的自启动。此外，协调控制策略在风电功率波动下保持了稳定的频率和电压，证明了所提出方法的实用性和鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2512.16263,
title = {Black-Start Power Capacity Sizing and Control Strategy for an Islanded DFIG Wind-to-Hydrogen System},
author = {Bosen Yang and Kang Ma and Jin Lin and Yonghua Song},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.16263},
year = {2025}
}