風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與能量管理策略研究進(jìn)展

曹 蕃，郭婷婷，殷愛鳴，陳坤洋，金緒良，張 麗，楊鈞晗

(1.中國(guó)大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究總院有限公司科技創(chuàng)新中心，北京市 石景山區(qū) 100040；2.中國(guó)大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究總院有限公司華北電力試驗(yàn)研究院，北京市 石景山區(qū) 100040)

0 引言

受用能需求增大、環(huán)境污染加劇和碳排放等問(wèn)題的制約，以發(fā)展風(fēng)電/光伏等可再生能源，減少煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)化石能源消費(fèi)為主要目標(biāo)的能源轉(zhuǎn)型已成為全球各個(gè)國(guó)家的一致選擇[1-2]。

風(fēng)電/光伏等可再生能源清潔低碳，開發(fā)潛力巨大，既可集中大規(guī)模發(fā)展，也可采用分布式發(fā)展模式，具有顯著優(yōu)勢(shì)[3]。然而，風(fēng)電/光伏發(fā)電存在間歇性、隨機(jī)波動(dòng)性大的缺點(diǎn)，直接并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)沖擊大，分布式供能難以滿足穩(wěn)定的負(fù)荷需求，需要儲(chǔ)能和備用電源提供支撐[4-5]。

近年來(lái)，氫能技術(shù)的快速發(fā)展為提高風(fēng)電/光伏發(fā)電的并網(wǎng)友好性和自支撐性提供了有力支撐[6-8]。電解制氫技術(shù)可消納剩余電力，并可提高風(fēng)電/光伏發(fā)電快速調(diào)峰調(diào)頻響應(yīng)；大容量高壓儲(chǔ)氫技術(shù)可提供長(zhǎng)周期甚至跨季節(jié)的儲(chǔ)能潛力；燃料電池發(fā)電技術(shù)既可在短時(shí)間內(nèi)提供快速調(diào)峰調(diào)頻響應(yīng)能力，也可作為備用電源提高風(fēng)電/光伏發(fā)電的自支撐性[9-14]。然而，風(fēng)電/光伏發(fā)電與氫能技術(shù)的耦合，涉及到電-氫-電的能量轉(zhuǎn)換，明顯增加了整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的復(fù)雜度。為保證系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠地滿足負(fù)荷需求，并具有較高的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)收益，對(duì)設(shè)備容量匹配和運(yùn)行能量管理策略進(jìn)行合理設(shè)計(jì)非常必要[15-16]。

目前，國(guó)外在風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和能量管理策略的研究和工程示范方面已開展了大量工作(見附表A1)，但國(guó)內(nèi)相關(guān)研究工作開展較少。本文從風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成要素出發(fā)，介紹了系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建方式和不同系統(tǒng)組成設(shè)備的特性；對(duì)系統(tǒng)的設(shè)備選型和容量配置設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)，提供了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完整思路；最后針對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)采取的能量管理策略進(jìn)行了總結(jié)，以期為我國(guó)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和工程應(yīng)用提供參考。

1 系統(tǒng)構(gòu)成要素

風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)合理設(shè)計(jì)的前提是對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成要素有全面的認(rèn)識(shí)。系統(tǒng)構(gòu)成要素包括并網(wǎng)狀態(tài)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)備選型等，這些要素的設(shè)計(jì)與當(dāng)?shù)刭Y源條件和負(fù)荷需求等密切相關(guān)，同時(shí)還會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行策略的制定產(chǎn)生影響。

1.1 并網(wǎng)狀態(tài)

風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)狀態(tài)可分為并網(wǎng)型和離網(wǎng)型兩種，并網(wǎng)狀態(tài)的選擇與系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景和投資成本有關(guān)。并網(wǎng)型系統(tǒng)與電網(wǎng)連接，可在風(fēng)光發(fā)電不足時(shí)從電網(wǎng)取電滿足負(fù)荷需求，在風(fēng)光發(fā)電過(guò)剩時(shí)通過(guò)上網(wǎng)或者制氫等方式獲取經(jīng)濟(jì)收益。因此，系統(tǒng)對(duì)備用電源要求不高，整體運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性較好。

離網(wǎng)型系統(tǒng)沒(méi)有電網(wǎng)的輔助，需要在所有時(shí)間內(nèi)滿足負(fù)荷的穩(wěn)定需求，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性提出了較高的要求。系統(tǒng)需要合理配置儲(chǔ)能和燃料電池等備用電源，以應(yīng)對(duì)風(fēng)光發(fā)電不足時(shí)的負(fù)荷需求。而當(dāng)風(fēng)光發(fā)電過(guò)剩時(shí)，則需要在棄電和儲(chǔ)能、制氫方面做出合理選擇。因此，離網(wǎng)型系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和效率低于并網(wǎng)型系統(tǒng)，大多應(yīng)用在不具備并網(wǎng)條件或并網(wǎng)成本很高的偏遠(yuǎn)地區(qū)或海島上。

1.2 母線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)電、儲(chǔ)能和負(fù)荷設(shè)備通過(guò)內(nèi)部母線進(jìn)行互連互通。母線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為直流母線、交流母線和混合型結(jié)構(gòu)三種[16]，如圖1所示。母線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇與電源類型、系統(tǒng)規(guī)模等有關(guān)，并可直接影響到系統(tǒng)的整體效率。直流母線結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)中所有電源、儲(chǔ)能和負(fù)荷均直接或通過(guò)轉(zhuǎn)換器連接到直流母線上。直流母線結(jié)構(gòu)多應(yīng)用在低功率或低電壓等級(jí)的離網(wǎng)系統(tǒng)上，尤其適用于系統(tǒng)中電源以光伏發(fā)電或燃料電池等直流電源為主的場(chǎng)景。交流母線結(jié)構(gòu)中，各電源、儲(chǔ)能和負(fù)荷均通過(guò)各自的變流器并入統(tǒng)一交流母線，因此變流器容量相對(duì)較小，同時(shí)電源和負(fù)載等的擴(kuò)容都較直流母線結(jié)構(gòu)便利。交流母線結(jié)構(gòu)在化石能源、風(fēng)電等交流電源為主的系統(tǒng)和城鎮(zhèn)居民區(qū)、商業(yè)區(qū)等以交流負(fù)荷為主的系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。交直流混合母線結(jié)構(gòu)兼具了直流母線和交流母線結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，各電源、儲(chǔ)能和負(fù)荷可根據(jù)自身電流特性與交流母線或直流母線直接連接或通過(guò)簡(jiǎn)單的變流器連接，這可降低系統(tǒng)的配置成本并提高系統(tǒng)的靈活性，但也增加了系統(tǒng)的控制難度。交直流混合母線結(jié)構(gòu)是未來(lái)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)展的重要趨勢(shì)，尤其適用于直流負(fù)荷較多或分布式發(fā)電等的應(yīng)用場(chǎng)景中。

圖1 不同母線結(jié)構(gòu)的發(fā)電系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of hybrid energy systems with different bus structures

1.3 設(shè)備構(gòu)成

1.3.1 電源

風(fēng)電和光伏發(fā)電是目前應(yīng)用最廣泛的可再生能源發(fā)電技術(shù)。對(duì)于光伏發(fā)電，大量光伏組件串并聯(lián)組成光伏陣列，輸出的直流電通過(guò)逆變器輸送到交流母線或電網(wǎng)。光伏陣列串并聯(lián)結(jié)構(gòu)、光照輻射強(qiáng)度、溫度以及電解制氫裝置的啟停都會(huì)直接影響系統(tǒng)效率。為保證系統(tǒng)工作在最大功率點(diǎn)并降低能量損失，需要在考慮光伏發(fā)電伏安特性、電解制氫啟停策略以及設(shè)備性能退化等因素的前提下制定合適的能量管理策略。

風(fēng)電與光伏發(fā)電相比，隨機(jī)性更強(qiáng)，功率預(yù)測(cè)難度更大，對(duì)儲(chǔ)能和負(fù)荷設(shè)備容量配置和啟停的要求更加嚴(yán)格。因此，在制定能量管理策略時(shí)，考慮儲(chǔ)能電池、電解制氫以及燃料電池等設(shè)備的性能退化和啟停次數(shù)優(yōu)化非常必要。另外，與光伏發(fā)電不同的是，風(fēng)電在全天都可以提供電力輸出，通常在光伏無(wú)法發(fā)電的夜間發(fā)電功率更大。基于風(fēng)電和光伏發(fā)電的耦合特性，在資源條件合適的地區(qū)開展風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)可明顯提高設(shè)備利用率和供電穩(wěn)定可靠性，對(duì)降低系統(tǒng)投資運(yùn)行成本具有積極意義。

1.3.2 儲(chǔ)能

電化學(xué)儲(chǔ)能(鋰離子電池、鉛碳電池、鉛酸電池等)和超級(jí)電容器可有效平滑間歇性電源功率波動(dòng)，提升電能質(zhì)量，是風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的短時(shí)儲(chǔ)能設(shè)備[17]。電池充電過(guò)程可直接影響電池的安全性能和效率，充電控制策略與電池技術(shù)和充電速率需求有關(guān)[18]。設(shè)計(jì)風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)電源的功率波動(dòng)和不同儲(chǔ)能方式的運(yùn)行配合選擇合理的電池充電策略。在低荷電狀態(tài)(state of charge，SOC)條件下，宜選用恒流模式縮短充電時(shí)間，而在高SOC條件下，電池電壓接近上限電壓，宜切換到恒壓模式避免過(guò)充現(xiàn)象。另外，為降低電解制氫和燃料電池等設(shè)備的啟停次數(shù)，延長(zhǎng)這些設(shè)備的使用壽命，儲(chǔ)能電池可采用SOC滯環(huán)控制策略，即利用電池充放電的快速響應(yīng)特性使其它啟停和功率調(diào)節(jié)不便的設(shè)備始終在最高效率狀態(tài)工作[19-24]。

1.3.3 氫能

氫能技術(shù)在風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)中可發(fā)揮平衡能量波動(dòng)和長(zhǎng)周期儲(chǔ)能等作用[25-26]。氫能技術(shù)根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)不同可分為制氫、儲(chǔ)氫和用氫技術(shù)。

制氫技術(shù)：電解制氫技術(shù)主要包括堿性電解水技術(shù)、質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)(proton exchange membrane，PEM)和固體氧化物電解水技術(shù)，不同技術(shù)性能參數(shù)對(duì)比見表1[27-29]。其中，堿性電解水和PEM電解水技術(shù)比較成熟，在風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛[30-31]。與堿性電解水技術(shù)相比，PEM電解水制氫設(shè)備運(yùn)行電流密度高4倍以上，這有利于減小電解槽體積和提高運(yùn)行效率。另外，PEM電解水制氫產(chǎn)氣壓力更高，這有利于氫氣的高壓儲(chǔ)存，可以降低氫氣壓縮機(jī)的投資。電解槽運(yùn)行靈活性主要包括功率調(diào)節(jié)范圍和響應(yīng)時(shí)間、冷熱啟動(dòng)時(shí)間等。堿性水電解槽考慮到低功率下氫氣跨膜擴(kuò)散問(wèn)題，一般要求最小功率在20%左右，而PEM電解槽則可以實(shí)現(xiàn)0%～100%甚至超過(guò)額定功率運(yùn)行；兩種電解水技術(shù)在功率調(diào)節(jié)方面均可以做到秒級(jí)的快速響應(yīng)，均可在電網(wǎng)調(diào)頻方面發(fā)揮作用。在冷熱啟動(dòng)時(shí)間方面，PEM電解技術(shù)啟動(dòng)時(shí)間更短，這使得其在波動(dòng)性強(qiáng)的可再生能源發(fā)電出力平滑方面優(yōu)勢(shì)更加明顯。在規(guī)?；瘧?yīng)用方面，堿性電解槽現(xiàn)已做到單體6 MW的規(guī)模，而PEM電解槽目前僅可做到單體2 MW。堿性水電解更適合在大規(guī)模混合發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用，發(fā)揮氫能大規(guī)模儲(chǔ)能屬性；PEM電解槽單體功率小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，更適合為波動(dòng)性電源提供調(diào)峰調(diào)頻服務(wù)[32]。固體氧化物電解水屬于高溫電解技術(shù)，系統(tǒng)效率高，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，更適用于固定式發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)領(lǐng)域。在制氫設(shè)備的運(yùn)行控制方面，多數(shù)風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)均需要配置多個(gè)不同容量甚至不同類型的電解槽并聯(lián)運(yùn)行。此時(shí)根據(jù)功率耐受范圍優(yōu)化不同電解槽啟停策略，盡量降低電解槽的啟停次數(shù)并保證電解槽在最佳功率范圍內(nèi)運(yùn)行是制定整套系統(tǒng)控制策略時(shí)需要著重考慮的問(wèn)題[33-34]。

表1 不同電解制氫技術(shù)性能參數(shù)對(duì)比Table 1 Performance parameters comparison of different water electrolysis technologies

儲(chǔ)氫技術(shù)：儲(chǔ)氫是連接氫氣制備和運(yùn)輸、利用的中間環(huán)節(jié)，儲(chǔ)氫壓力和容量的選取是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮的要素[35]。儲(chǔ)氫容量的選擇不僅關(guān)系到投資成本，還是控制策略重點(diǎn)考慮的要素。儲(chǔ)氫罐儲(chǔ)放氫深度的優(yōu)化控制可降低電解制氫和燃料電池的啟停次數(shù)，對(duì)延緩設(shè)備老化和提高系統(tǒng)整體效率具有重要意義。

用氫技術(shù)：風(fēng)光氫耦合發(fā)電系統(tǒng)可以配置氫燃料電池、氫燃機(jī)等用氫設(shè)備以在風(fēng)光發(fā)電出力不足時(shí)滿足負(fù)荷需求，其中質(zhì)子交換膜燃料電池因工作溫度低、能量轉(zhuǎn)化率高、啟動(dòng)時(shí)間短得到了最廣泛的應(yīng)用[36]。在實(shí)際運(yùn)行中，啟停頻率和負(fù)荷變化對(duì)燃料電池的效率和性能影響較大[37]，實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)盡量確保燃料電池工作在效率最高的歐姆極化區(qū)。

1.3.4 負(fù)荷

系統(tǒng)負(fù)荷主要由風(fēng)光氫耦合發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景決定。除了可提供電、熱、冷等服務(wù)外，系統(tǒng)還可設(shè)計(jì)用于海水淡化、污水處理和規(guī)模制氫等特殊應(yīng)用場(chǎng)景[38-40]。負(fù)荷需求預(yù)測(cè)和管理作為從負(fù)荷側(cè)優(yōu)化控制混合系統(tǒng)和提高系統(tǒng)效率的重要手段[41-43]，是當(dāng)前研究熱門方向之一。為優(yōu)化加氫站內(nèi)風(fēng)電制氫的經(jīng)濟(jì)性，GRüGER等人設(shè)計(jì)了一套綜合考慮風(fēng)功率、電價(jià)和用氫需求預(yù)測(cè)的智能運(yùn)行控制策略，運(yùn)行結(jié)果表明制氫成本最高可降低9.2%，風(fēng)能利用率最高可提高19%[44]。

2 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1) 風(fēng)電、光伏發(fā)電的出力波動(dòng)性較大，且易受風(fēng)速、輻照等環(huán)境條件影響，混合發(fā)電系統(tǒng)除了需要電網(wǎng)或備用電源進(jìn)行支撐外，還需要配置一定規(guī)模的儲(chǔ)能。儲(chǔ)能的形式和容量配置將影響系統(tǒng)的投資運(yùn)行成本和控制難度，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制的復(fù)雜度。

(2) 混合發(fā)電系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的多樣性也增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化的復(fù)雜度?；旌习l(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣首先體現(xiàn)在系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性上，同時(shí)還需考慮環(huán)境和社會(huì)效益。這四個(gè)方面又衍生出許多具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)，增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的限制條件。

(3) 混合發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的多樣性也豐富了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的選擇。系統(tǒng)設(shè)備選型和容量配置計(jì)算過(guò)程中，既可以選取某一技術(shù)或經(jīng)濟(jì)參數(shù)進(jìn)行單目標(biāo)函數(shù)計(jì)算，也可以同時(shí)考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)或環(huán)境等多個(gè)參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)函數(shù)計(jì)算[45-46]。設(shè)計(jì)算法既可以采用傳統(tǒng)的迭代、概率計(jì)算或圖形構(gòu)建方法，也可以采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或粒子群算法等現(xiàn)代技術(shù)手段，另外還可以采用成熟的商業(yè)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行配置優(yōu)化。

風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖2所示。設(shè)計(jì)前，應(yīng)首先對(duì)風(fēng)速、輻照等氣象數(shù)據(jù)和電力負(fù)荷情況進(jìn)行評(píng)估。風(fēng)速、輻照等對(duì)風(fēng)電和光伏發(fā)電出力影響顯著，并且采用預(yù)測(cè)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)比利用歷史數(shù)據(jù)具有更高的準(zhǔn)確度，并可有效降低電力負(fù)荷不滿足率和燃料消耗量[47-48]。另外，系統(tǒng)的電力負(fù)荷數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)合理配置影響同樣顯著。每年的電力負(fù)荷變化可以通過(guò)測(cè)量或?qū)嵉卣{(diào)研的方式獲得，但更多的時(shí)候這些電力負(fù)荷數(shù)據(jù)很難直接獲取。此時(shí)，可采用電力負(fù)荷估算或預(yù)測(cè)算法，例如遺傳算法、模糊邏輯、自組織映射、小波變換和主元分析等[42, 49-52]，通過(guò)一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和天氣條件對(duì)電力負(fù)荷需求進(jìn)行合理預(yù)測(cè)。PILLAI等人通過(guò)收集附近地區(qū)電力負(fù)荷數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)氐臍v史氣象數(shù)據(jù)，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建模對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行了預(yù)測(cè)，對(duì)幾個(gè)住宅區(qū)的實(shí)際負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)模型預(yù)測(cè)的電力負(fù)荷可以作為實(shí)際負(fù)荷的重要參考[43]。

圖2 混合發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路流程圖Fig.2 Flowchart of hybrid energy systems design

在對(duì)氣象數(shù)據(jù)和電力負(fù)荷評(píng)估的基礎(chǔ)上，下一步是對(duì)系統(tǒng)電源和儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行選型配置，形成混合發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，并制定合理的邊界條件。邊界條件的合理制定對(duì)提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)可靠性和降低優(yōu)化計(jì)算的復(fù)雜度意義重大。簡(jiǎn)單的邊界條件包括保持系統(tǒng)功率平衡的約束、單套設(shè)備的運(yùn)行上下限值等，復(fù)雜的邊界條件包括不同發(fā)電或儲(chǔ)能設(shè)備的啟停順序、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性或環(huán)境效益約束等。接下來(lái)是制定優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)，這通?？煞譃橄到y(tǒng)運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境和社會(huì)指數(shù)等。

最后，需要對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法或算法進(jìn)行選擇。鑒于混合發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的非線性和隨機(jī)性程度較高，系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)際變成了一個(gè)包含多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)、多種離散/整型變量以及多條非線性/線性約束的約束組合優(yōu)化問(wèn)題[53-58]。因此，根據(jù)不同的系統(tǒng)配置方式和優(yōu)化目標(biāo)選擇選擇或開發(fā)一種合適的計(jì)算方法同樣十分重要[59-61]。在獲得最終系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案以后，可采用經(jīng)濟(jì)性、可靠性和清潔性指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，如果對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果不滿意可重新優(yōu)化設(shè)備選型和容量參數(shù)并重新進(jìn)行迭代計(jì)算。

3 系統(tǒng)能量管理策略

完成風(fēng)光氫耦合發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置選型以后，為保證混雜系統(tǒng)安全、高效、可靠運(yùn)行并滿足系統(tǒng)的負(fù)荷需求，需要給系統(tǒng)制定合理的能量管理策略。能量管理策略的制定是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心之一，得到了國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注[62-63]。能量管理策略的制定原則和復(fù)雜程度主要受預(yù)期目標(biāo)的影響。預(yù)期目標(biāo)包括滿足負(fù)荷需求、提高系統(tǒng)設(shè)備壽命和運(yùn)行效率、降低系統(tǒng)運(yùn)維成本等。下面將分類進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3.1 僅考慮滿足負(fù)荷需求的能量管理策略

當(dāng)僅考慮系統(tǒng)滿足負(fù)荷需求時(shí)，能量管理策略主要有以下三個(gè)限定條件：功率平衡、儲(chǔ)能電池SOC和儲(chǔ)氫量。這種策略最大優(yōu)點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，但缺點(diǎn)是沒(méi)考慮系統(tǒng)設(shè)備性能退化和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，實(shí)際運(yùn)行中可能并非最優(yōu)化的狀態(tài)。

并離網(wǎng)狀態(tài)對(duì)維持系統(tǒng)的功率平衡影響顯著。并網(wǎng)狀態(tài)下，系統(tǒng)可在電量過(guò)剩或短缺時(shí)與電網(wǎng)進(jìn)行能量交換，更容易維持系統(tǒng)功率平衡，也可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制策略[64-66]。DEBOSMITA和AHMED等人設(shè)計(jì)了僅包含風(fēng)電、光伏和燃料電池的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，驗(yàn)證了配置負(fù)載功率波動(dòng)補(bǔ)償器的燃料電池系統(tǒng)可彌補(bǔ)風(fēng)電、光伏發(fā)電的波動(dòng)，在確保風(fēng)電和光伏發(fā)電最大功率輸出的前提下保證整個(gè)系統(tǒng)功率輸出的穩(wěn)定性[67-68]。但為了在負(fù)荷波動(dòng)時(shí)增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性，一般需要額外配置儲(chǔ)能系統(tǒng)。KARAMI等人設(shè)計(jì)光伏和PEM燃料電池混合發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，額外配置了儲(chǔ)能電池和超級(jí)電容器。通過(guò)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能電池的電壓變化調(diào)節(jié)其它設(shè)備的啟停，當(dāng)電池電壓低于設(shè)定最小值時(shí)，燃料電池啟動(dòng)并在最大功率點(diǎn)運(yùn)行；當(dāng)電池電壓高于設(shè)定最大值時(shí)，超級(jí)電容器和電網(wǎng)吸收多余的電量。這在全天候條件下穩(wěn)定滿足波動(dòng)性負(fù)荷需求的前提下，也確保了光伏和燃料電池可一直在最大功率點(diǎn)運(yùn)行[69]。當(dāng)系統(tǒng)中配置電解制氫和儲(chǔ)氫裝置時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的控制將更為復(fù)雜。GARCA等人模擬配置了一個(gè)包含風(fēng)電、光伏、制氫、儲(chǔ)氫、燃料電池和儲(chǔ)能電池的綜合能源系統(tǒng)，系統(tǒng)采用直流母線結(jié)構(gòu)并與電網(wǎng)相連，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖3所示。為保證電力供需功率平衡，系統(tǒng)采用了監(jiān)測(cè)電池SOC和儲(chǔ)氫量的控制方式，并開發(fā)了模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的自適應(yīng)控制算法(adaptive network-based fuzzy inference system, ANFIS)。在長(zhǎng)時(shí)間尺度下，ANFIS控制策略可獲得更高的儲(chǔ)能和系統(tǒng)綜合效率，并可以將更多的剩余電力輸送到電網(wǎng)；在短時(shí)間尺度下，ANFIS控制策略應(yīng)對(duì)母線電壓和功率突變的能力更強(qiáng)，誤差更小[70]。李奇等人針對(duì)光氫儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)提出了類似的控制策略，為了對(duì)鋰電池和儲(chǔ)氫系統(tǒng)的功率分配進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)2個(gè)系統(tǒng)的SOC狀態(tài)將運(yùn)行模式細(xì)分為9個(gè)控制模式，并在控制器中加入了滯環(huán)控制以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，仿真結(jié)果表明該控制模式可保證光伏穩(wěn)定工作在最大功率點(diǎn)跟蹤狀態(tài)，且電壓波動(dòng)幅度僅為0.33%[71]。

圖3 風(fēng)光氫儲(chǔ)綜合能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱DFig.3 Topological chart of grid-connected hybrid system

然而，在離網(wǎng)狀態(tài)下，負(fù)荷需求能否滿足受混合發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備選型、容量配置和運(yùn)行策略的影響更為顯著，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)能的要求更高[72-73]。研究人員設(shè)計(jì)了許多以風(fēng)電、光伏為主，以不同類型儲(chǔ)能設(shè)備為輔的混合發(fā)電系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了不同的控制算法證實(shí)了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性[74-79]。STEWART等人針對(duì)一戶居民家庭的用電需求設(shè)計(jì)了光伏-制氫-儲(chǔ)氫(固態(tài)儲(chǔ)氫+高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫)-燃料電池-鉛酸電池的供電系統(tǒng)，并提出了兩種配置方式和控制算法：一種是設(shè)置了直流母線結(jié)構(gòu)，燃料電池和儲(chǔ)能電池直接接入直流母線，直流母線通過(guò)DC/AC轉(zhuǎn)換器為負(fù)荷供電，供電不足時(shí)采用電網(wǎng)取電的方式，而光伏發(fā)電用于電解制氫，制備的氫氣首先儲(chǔ)存在固態(tài)儲(chǔ)氫裝置然后儲(chǔ)存于高壓儲(chǔ)氫罐?？刂撇捎媚：壿嬎惴ǎ@種配置方式和控制策略優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，燃料電池可在固定功率點(diǎn)運(yùn)行，可延長(zhǎng)燃料電池的使用壽命，缺點(diǎn)是必要時(shí)需要電網(wǎng)支撐，系統(tǒng)自治性較弱。第二種是充分利用燃料電池的功率調(diào)節(jié)特性，燃料電池通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器向鉛酸電池和負(fù)荷供電。本方案采用自適應(yīng)控制策略，可在不用電網(wǎng)支撐下獨(dú)立為負(fù)荷供電，但與第一種方案相比，發(fā)電成本明顯偏高[80]。

總體來(lái)說(shuō)，僅滿足系統(tǒng)負(fù)荷需求的策略實(shí)現(xiàn)起來(lái)最為簡(jiǎn)單，其控制指標(biāo)主要包括系統(tǒng)功率、儲(chǔ)能電池SOC和儲(chǔ)氫狀態(tài)等。這種能量管理策略的制定大多是基于預(yù)先設(shè)定的儲(chǔ)能電池SOC或儲(chǔ)氫容量的上下限值，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化不同設(shè)備的啟停方式。然而，上下限值設(shè)定的合理性、經(jīng)濟(jì)性以及不同設(shè)備之間的影響卻很難涉及到，因此這種控制策略主要適用于采用儲(chǔ)能設(shè)備比較單一或簡(jiǎn)單的離網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上。

3.2 考慮技術(shù)決策因素的能量管理策略

制定系統(tǒng)能量管理策略時(shí)，在滿足負(fù)荷需求的前提下，進(jìn)一步將關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)參數(shù)作為決策因素，可延緩一些易受影響設(shè)備(如儲(chǔ)能系統(tǒng)、電解制氫裝置和燃料電池等)的老化速度，提高整套系統(tǒng)的壽命和運(yùn)行效率[81-86]。研究人員通過(guò)優(yōu)化調(diào)整不同設(shè)備的啟停優(yōu)先級(jí)和運(yùn)行功率制定了多種控制策略。

電解制氫裝置和燃料電池等在系統(tǒng)中投資成本較高，設(shè)備頻繁啟停容易加速老化并影響整套系統(tǒng)的使用壽命?？梢酝ㄟ^(guò)儲(chǔ)能電池或超級(jí)電容器的滯環(huán)控制確保燃料電池盡可能工作于設(shè)定的最高效率區(qū)間，也可以通過(guò)對(duì)天氣和負(fù)荷需求進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)而對(duì)儲(chǔ)能電池充放電和制氫、燃料電池的啟停做出提前決策，減少不必要的頻繁啟停[87-88]。ADEL等人在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)電/光伏等可再生發(fā)電功率和負(fù)荷需求功率的基礎(chǔ)上，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)下一時(shí)間間隔內(nèi)(最大120 s)的可再生發(fā)電功率和負(fù)荷需求功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，并計(jì)算出系統(tǒng)凈功率和電池SOC預(yù)測(cè)值，然后根據(jù)凈功率預(yù)測(cè)值的正負(fù)和SOC預(yù)測(cè)值與最大/最小SOC設(shè)定值的對(duì)比，決定電池的充放電和燃料電池的啟停。試驗(yàn)結(jié)果表明這種控制策略可增加可再生能源發(fā)電的可靠性并可降低發(fā)電成本[88]。另外，考慮不同設(shè)備之間的影響并確保設(shè)備安全高效運(yùn)行同樣可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。PATSIOS等人設(shè)計(jì)了包含電解制氫、燃料電池和超級(jí)電容器的混合發(fā)電系統(tǒng)，如圖4所示，圖中：Pwt為風(fēng)電功率；Ppv為光伏功率；Pload為負(fù)載功率；Pe為凈功率；λSOC1為超級(jí)電容荷電狀態(tài)；Pel為電解制氫負(fù)荷。當(dāng)超級(jí)電容SOC到達(dá)上限值時(shí)啟動(dòng)電解制氫裝置，為保證電解制氫裝置的平穩(wěn)運(yùn)行和產(chǎn)氫品質(zhì)穩(wěn)定，將電解制氫裝置的運(yùn)行功率范圍設(shè)定為500～5 000 W，功率爬升速度設(shè)定為125 W/s。這不僅確保了電解制氫裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)保證了氫氣品質(zhì)的穩(wěn)定，為燃料電池的安全高效運(yùn)行提供了保障[89]。

圖4 考慮技術(shù)決策因素的典型能量管理策略Fig.4 Typical control strategy whose objectives include technical decision factor

因此，制定能量管理策略時(shí)考慮技術(shù)決策因素可在滿足負(fù)荷需求的同時(shí)，延緩儲(chǔ)能系統(tǒng)、電解制氫裝置和燃料電池等設(shè)備的老化速度，提高整套系統(tǒng)的壽命和運(yùn)行效率。策略制定的關(guān)鍵是合理優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)SOC上下限值、電解制氫和燃料電池的運(yùn)行功率和限值。然而，這些參數(shù)的優(yōu)化選擇與各子系統(tǒng)在一段的運(yùn)行和維護(hù)成本密切相關(guān)，只考慮技術(shù)決策因素的能量管理策略很難同時(shí)達(dá)到經(jīng)濟(jì)性的最優(yōu)。

3.3 考慮經(jīng)濟(jì)決策因素的能量管理策略

當(dāng)能量管理策略制定考慮經(jīng)濟(jì)決策因素時(shí)，系統(tǒng)的初始配置和長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性可得到較好的評(píng)價(jià)，適用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃和全壽命周期評(píng)估等場(chǎng)景。在此情形下，成本函數(shù)(cost function)的設(shè)計(jì)是影響整個(gè)能量管理策略表現(xiàn)優(yōu)劣的決定因素。成本函數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)一般考慮系統(tǒng)設(shè)備的充放電特性，通過(guò)對(duì)每個(gè)設(shè)備啟停優(yōu)先級(jí)和參考功率的決策達(dá)到儲(chǔ)能系統(tǒng)利用經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的目的[90-92]。

ABEDI等人針對(duì)風(fēng)電-光伏-柴油機(jī)-氫-儲(chǔ)能電池混合系統(tǒng)提出了一種基于耦合模糊技術(shù)的差分進(jìn)化算法的新型能量控制策略。通過(guò)對(duì)比每個(gè)月可再生能源發(fā)電功率和負(fù)荷需求，并考慮設(shè)備啟停功率閾值和SOC值，采用迭代優(yōu)化算法得出每個(gè)月各發(fā)電單元和儲(chǔ)能單元的最優(yōu)發(fā)/充放電占比份額。在每次迭代計(jì)算時(shí)，將此份額代入到系統(tǒng)小時(shí)級(jí)的運(yùn)行優(yōu)化計(jì)算中，并根據(jù)各設(shè)備額定功率、SOC設(shè)定限值等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總成本、污染物排放和負(fù)荷滿足率指標(biāo)的最優(yōu)[93]。GIORGIO等人從天氣條件(風(fēng)速、輻照和環(huán)境溫度等)和負(fù)荷需求的預(yù)測(cè)出發(fā)，提出了一種基于場(chǎng)景樹統(tǒng)計(jì)方法的能量管理策略，以微網(wǎng)功率平衡、發(fā)電和儲(chǔ)能設(shè)備運(yùn)行功率上下限值以及設(shè)備運(yùn)行一致性為限制條件，構(gòu)造了包含連續(xù)值和狀態(tài)值的多參數(shù)目標(biāo)函數(shù)，采用分段線性近似的方法計(jì)算得出確保系統(tǒng)運(yùn)行成本最低的設(shè)備啟停調(diào)節(jié)指令。該控制策略可明顯降低氫儲(chǔ)能設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，并降低約15%的運(yùn)行費(fèi)用，但也存在著算法復(fù)雜，求解時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)計(jì)算資源要求高的缺點(diǎn)[94]。蒲雨辰等人提出一種基于使用成本最小及穩(wěn)定儲(chǔ)能狀態(tài)的直流微電網(wǎng)能量管理方法。通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)最小算法降低儲(chǔ)能系統(tǒng)成本，同時(shí)加入等效氫耗最小算法維持儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)使用成本及儲(chǔ)能水平的優(yōu)化控制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)使用成本相較于傳統(tǒng)能量管理方法大幅減少，且儲(chǔ)能系統(tǒng)狀態(tài)更加穩(wěn)定，儲(chǔ)量始終保證在期望水平，氫儲(chǔ)能系統(tǒng)利用率高，并且增加了系統(tǒng)可靠性[95]。

對(duì)于并網(wǎng)型混合發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)與電網(wǎng)的電量交易是影響系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要因素，需要在考慮系統(tǒng)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和從電網(wǎng)取售電成本收益的基礎(chǔ)上，構(gòu)建成本函數(shù)模型[96]。MEHDI等人針對(duì)風(fēng)電-光伏-制氫-燃料電池混合發(fā)電系統(tǒng)，在考慮滿足電、熱負(fù)荷需求、與電網(wǎng)進(jìn)行電量交易稅費(fèi)變化以及各設(shè)備運(yùn)行參數(shù)限值等基礎(chǔ)上，構(gòu)建了成本函數(shù)模型。在解決這個(gè)約束非線性優(yōu)化問(wèn)題時(shí)，采用多種啟發(fā)式算法進(jìn)行求解計(jì)算并對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)內(nèi)部搜索算法計(jì)算得到的結(jié)果最有效且適應(yīng)性最好[97]。

總體來(lái)說(shuō)，從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，構(gòu)建成本函數(shù)可提高系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性，但這也一定程度上取決于成本函數(shù)構(gòu)建的合理性和可靠性。另外，構(gòu)建的成本函數(shù)往往比較復(fù)雜，需要采用復(fù)雜的算法進(jìn)行求解。同時(shí)，不考慮技術(shù)決策因素的成本函數(shù)計(jì)算誤差也相對(duì)較大，因?yàn)闊o(wú)法計(jì)及儲(chǔ)能電池、電解槽或燃料電池的啟停次數(shù)對(duì)運(yùn)行成本的影響。

3.4 同時(shí)考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)決策因素的能量管理策略

同時(shí)考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)決策因素的能量管理策略，即把影響設(shè)備運(yùn)行效率和使用壽命的技術(shù)參數(shù)耦合到成本函數(shù)中，模擬仿真結(jié)果可更接近真實(shí)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制狀態(tài)。此時(shí)需要解決的是非線性優(yōu)化問(wèn)題，其關(guān)鍵在于技術(shù)參數(shù)和控制優(yōu)化算法的選取[98-100]。TORREGLOSA等人針對(duì)風(fēng)光直流微網(wǎng)混合發(fā)電系統(tǒng)，提出了一種分層控制的能量管理策略。主控制層采用計(jì)及成本測(cè)算的控制策略，用來(lái)控制不同發(fā)電和儲(chǔ)能單元的啟停運(yùn)行次序?；趯?duì)系統(tǒng)凈功率、電池SOC和儲(chǔ)氫容量的考慮將系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)分為10種運(yùn)行模式，且加入對(duì)電池SOC和儲(chǔ)氫容量的滯環(huán)控制以避免模式之間頻繁切換。從控制層，根據(jù)主控制層提出的參考功率控制儲(chǔ)能電池和氫子系統(tǒng)DC-DC變換器的占空度，從而保持DC母線電壓的穩(wěn)定[101]。GARCA等人采用模糊邏輯算法并以確保系統(tǒng)使用成本最小的原則設(shè)計(jì)了類似的控制策略，如圖5所示，圖中：為充電功率極限；為放電功率極限；Pload為負(fù)載功率；Prnw為可再生能源發(fā)電功率；Kpot為功率系數(shù)；λSOC2為電池荷電狀態(tài)；LH2為儲(chǔ)氫量；Pbat為電池功率；Pnet為凈功率；Pfc為燃料電池功率；Plz為電解槽功率。結(jié)果表明該控制策略與常規(guī)簡(jiǎn)單控制策略相比可節(jié)約13%的成本并可降低整個(gè)生命周期內(nèi)設(shè)備更換的數(shù)量[102]。他們?cè)诹硪黄恼轮刑岢隽艘环N綜合考慮技術(shù)參數(shù)限值和運(yùn)行成本最低的能量管理策略，最大特色是采用設(shè)備壽命退化模型而不是常規(guī)的預(yù)設(shè)設(shè)備使用壽命的方式進(jìn)行運(yùn)行成本凈現(xiàn)值的計(jì)算，結(jié)果表明該策略可使運(yùn)行成本、設(shè)備效率以及損耗電量、缺電率均得到明顯改善[103]。

圖5 基于模糊邏輯的典型能量管理策略Fig.5 Typical control strategy based on fuzzy logic

因此，同時(shí)考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)決策因素的能量管理策略在構(gòu)建成本函數(shù)時(shí)加入了設(shè)備性能退化的因素，在提高設(shè)備使用壽命的同時(shí)降低運(yùn)維成本。這種能量管理策略設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于技術(shù)參數(shù)的選取和優(yōu)化算法的構(gòu)建。雖然這種能量管理策略的算法最為復(fù)雜，而且增加了在實(shí)際控制系統(tǒng)中的應(yīng)用難度，但它能同時(shí)保障運(yùn)維成本和設(shè)備運(yùn)行壽命的最優(yōu)，是未來(lái)風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。

4 結(jié)論

(1) 風(fēng)電、光伏等可再生能源的大規(guī)模開發(fā)利用已成為電力發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型的必然趨勢(shì)。氫能系統(tǒng)在平抑可再生能源發(fā)電波動(dòng)性，提高并網(wǎng)友好性和供電可靠性等方面提供重要支撐，風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)是未來(lái)發(fā)電系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。

(2) 風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)狀態(tài)對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和供電可靠性影響顯著。離網(wǎng)型系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和供電可靠性均低于并網(wǎng)型系統(tǒng)，更適合在不具備并網(wǎng)條件或并網(wǎng)成本高的偏遠(yuǎn)地區(qū)或海島上應(yīng)用。系統(tǒng)母線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需要根據(jù)設(shè)備選型以及負(fù)載的交直流特性和大小進(jìn)行合理選擇。在具體構(gòu)成要素中，儲(chǔ)能(包括氫能)技術(shù)種類眾多、特性復(fù)雜、控制模型多樣，是系統(tǒng)配置優(yōu)化的關(guān)鍵部分。

(3) 在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先對(duì)風(fēng)速、輻照等氣象數(shù)據(jù)和電力負(fù)荷情況進(jìn)行評(píng)估；然后對(duì)系統(tǒng)電源和儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行選型配置，形成混合發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，并制定合理的邊界條件；接下來(lái)可根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境和社會(huì)指數(shù)等評(píng)價(jià)指標(biāo)制定目標(biāo)函數(shù)；最后是對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法或算法進(jìn)行選擇，優(yōu)化設(shè)計(jì)算法包括傳統(tǒng)方法、現(xiàn)代算法以及計(jì)算軟件等。

(4) 制定合理可行的能量管理策略是保證系統(tǒng)安全高效可靠運(yùn)行的重要前提。根據(jù)不同的預(yù)期目標(biāo)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可將能量管理策略分為四種類型。最簡(jiǎn)單的一種是僅滿足系統(tǒng)負(fù)荷需求的策略，主要適用于采用單一類型儲(chǔ)能設(shè)備的離網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?？紤]技術(shù)決策因素的能量管理策略可在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中提高設(shè)備的使用壽命和運(yùn)行效率等，但不能保證運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的最優(yōu)?？紤]經(jīng)濟(jì)決策因素的能量管理策略可通過(guò)構(gòu)造復(fù)雜成本函數(shù)的方式確保系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，卻無(wú)法計(jì)及儲(chǔ)能電池、電解槽或燃料電池的啟停次數(shù)對(duì)運(yùn)行成本的影響。同時(shí)考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)決策因素的能量管理策略可在提高設(shè)備使用壽命和降低運(yùn)維成本之間取得平衡，但控制算法往往比較復(fù)雜，同時(shí)在實(shí)際控制系統(tǒng)中的應(yīng)用難度較高。構(gòu)建更合理的多目標(biāo)控制函數(shù)，開發(fā)更準(zhǔn)確易行的控制算法，制定更貼合實(shí)際的能量管理策略是未來(lái)風(fēng)光氫混合發(fā)電系統(tǒng)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。