随着环境压力的逐年剧增,风电和光伏已成为了当前新能源的主要开发和利用形式。由于风、光资源具有先天的随机性、波动性及不确定性等特点,风力发电和光伏发电对电网的影响不容忽视。其中,风电和光伏高比例渗透电网所带来的问题尤为突显。近年来,风电和光伏装机容量与日俱增,与此同时,弃风和弃光比例居高不下。此外,氢储能作为一种新兴电力系统储能方式,相比传统储能,具有清洁绿色、能量密度高、储存容量大、运行寿命长、便于储存和传输等优点。因此,耦合氢储能综合开发利用将成为风电和光伏高效运行的优选方案之一。本文在深入分析了考虑弃风、弃光及风光功率波动的风光氢综合能源系统容量优化配置的基础上,采用仿真与物理实验验证方式,对风光氢综合能源系统模型构建与协调控制策略及在线能量调控策略进行了深入研究。本文的创新性研究内容包括:(1)定量分析了基于HOMER软件平台的弃风、弃光耦合制氢与燃料电池车系统的容量优化配置。在计算了吉林省某风场和某光伏站弃风、弃光功率的基础上,结合不同燃料电池车负荷场景,基于HOMER软件平台,定量分析了成本最优对应的制氢容量和弃风、弃光利用率。利用Matlab软件,进一步分析了污染物减排效益和系统净利润。考虑技术和市场进步,定量预测了未来弃风、弃光耦合制氢与燃料电池车系统的技术经济性和容量优化配置。(2)提出了基于改进化学反应优化算法的,考虑风、光功率波动的风光氢综合能源系统容量优化配置方法。结合化学反应优化算法全局寻优能力强,粒子群算法收敛速度快的特点,提出了改进的化学反应优化算法。以利润最大化为目标函数,以风、光波动功率、电解槽容量和燃料电池容量为约束条件,建立了容量优化配置模型,获得了经济性最优的制氢容量、燃料电池容量及对应的风、光功率平抑效果。(3)建立了直驱永磁同步风电机组、并网光伏阵列、碱式电解水制氢及质子交换膜燃料电池并网系统PSCDA/EMTDC自定义模型,并通过物理实验验证了模型的有效性。(4)构建了基于氢储能的主动型直驱永磁同步风电机组和并网光伏阵列结构,并提出了系统协调控制策略。将电解槽、燃料电池及电池组并入直驱永磁同步风电机组的全功率变流器直流侧,利用所提的系统协调控制策略,实现直驱永磁同步风电机组的上网功率可控,即主动型;将电解槽和燃料电池作为能量缓冲接入并网光伏阵列逆变器的直流侧,应用超级电容器来缓解电解槽和燃料电池慢动态响应问题,通过所提的协调控制策略,实现光伏阵列绿色、友好、主动并网。(5)搭建了典型风光氢综合能源系统实验平台,提出了系统在线能量调控策略,并通过数字仿真和物理实验验证了其有效性。针对现有风电和光伏发电功率波动及弃风、弃光问题,结合综合能源思想,构建了典型风光氢综合能源系统结构,提出了系统在线能量调控策略,并通过3k W直驱永磁同步风电机组、5k W并网光伏发电、1Nm3/h碱式电解水制氢、2.5k W质子交换膜燃料电池和2×5Nm3储氢综合能源系统的数字仿真和物理实验平台,验证所提典型风光氢综合能源系统结构的合理性及在线能量调控策略的有效性。