随着全世界对碳排放和碳中和的强烈关注,为了降低碳排放和化石能源消耗所带来的污染问题,防止化石能源过度消耗,风电等可再生能源得到了大力发展。目前,风力发电具有波动性和间歇性,直接上网对电网稳定性冲击较大且存在“弃风”。将风电与氢能进行耦合可有效解决这一问题,同时氢能具有无污染、来源广和用途广泛等特点,能带来极大的经济效益和环保效益。因此,对风氢耦合发电系统的研究具有十分重要的意义。本文以风氢耦合发电系统为研究对象,开展的主要工作及研究成果如下:本文分析了风氢耦合发电系统的工作原理和各个关键设备的工作原理,建立了风力发电系统模型、碱式电解槽模型、质子交换膜燃料电池模型以及压缩机储氢罐模型。将各个关键设备进行耦合建立了风氢耦合发电系统模型。分别研究了碱式电解槽工作温度对其输出电压、电流和功率的影响,质子交换膜燃料电池工作温度和阴阳两极气体压力对其输出电压和功率的影响,从而分析了制氢模块和发电模块的工作性能对风氢耦合发电系统性能的影响。结果表明:通过适当增加碱式电解槽的工作温度可提高其工作电流,从而提高制氢模块的制氢量;通过提高质子交换膜燃料电池的工作温度和阴阳两极气体压力可提高其输出电压和输出功率,从而提高发电模块的发电量,进而提升风氢耦合发电系统的工作性能。本文设计了正交实验,分析了风速、碱式电解槽工作温度和质子交换膜燃料电池工作温度对风氢耦合发电系统发电量的影响显著度。结果表明:风速对风氢耦合发电系统的发电量的影响显著度最大,其次是质子交换膜燃料电池工作温度,最后是碱式电解槽工作温度。对比风速为6m/s,电解槽的工作温度为50℃,燃料电池的工作温度为30℃时和风速为9m/s,电解槽工作温度为70℃,燃料电池工作温度为100℃时的系统的发电量可知,后者比前者的系统发电量增加了约67.54%。本文建立了以风氢耦合发电系统年利润最大为目标函数的系统容量配置模型,并利用粒子群算法对其优化。结果表明:风氢耦合运行下的年利润比风力发电机单独运行下的年利润增加了 99.9%。随着风力发电机数量的增加,风氢耦合发电系统的年利润也随之增加。风力发电机数量为40台时的风氢耦合发电系统年利润比风力发电机数量为20台时的系统年利润增加了 9.13%。本文所提出的容量配置方案可同时满足用户负荷需求和年利润最大的要求。