CN105140970A - 一种风-氢-水-电混合能源系统拓扑结构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风-氢-水-电混合能源系统拓扑结构及其控制方法。先建立基于永磁同步风力发电机、储水罐、电解池、燃料电池和负荷的风-氢-水-电混合能源系统拓扑结构；永磁同步风力发电机并网运行，系统在风电并网发电运行模式或者盈余风电制氢运行模式下工作，并利用中央控制器实现其稳定控制；永磁同步风力发电机离网运行，系统在弃风制氢运行模式或者燃料电池发电运行模式下工作，并利用中央控制器实现其稳定控制。本发明可减少风能的浪费，提高弃风利用能力；提高并网电能的电能质量，减小电网中的谐波污染；提高能源的综合利用效率，实现风能、氢能、水和电能的能源互补运行能力。

Description

一种风-氢-水-电混合能源系统拓扑结构及其控制方法

技术领域

本发明涉及了一种能源系统及其方法，尤其是涉及了一种风-氢-水-电混合能源系统拓扑结构及其控制方法，提高能源利用效率。

背景技术

传统能源的逐渐枯竭以及环境污染的日益加剧已严重威胁着人类的可持续发展，因此，可再生能源的并离网发电成为全球争相研究的热点。风能作为一种可再生能源，因其储量丰富、清洁环保、便于规模化开发等优点受到广泛关注。然而，由于风能具有间歇性和波动性，当风速发生变化时，风电机组输出的功率也随之变化，从而影响电网的电能质量，因而必须将这些风电切出电网，而这又会造成风能的浪费。此外，由于风力发电的供给和需求很难协调，不利于实现灵活的电能调度，使得风力发电的年有效利用小时数远远不及常规发电厂，且维持电网稳定运行的能力十分有限。因此，风电一直被认为是一种垃圾电。为推进风电的大规模应用，解决电网对风电的消纳问题，必须发展含有储能系统的新型风力发电系统，以便在风电富余时将多余电能储存，在风电质量较差或不足时，将存储的电能供给重要负荷。

储能系统可以有多种选择，如抽水蓄能、飞轮储能、蓄电池、超级电容器等。其中，基于质子交换膜电解池的氢储能系统因其循环利用、清洁环保等特点而具有较高的应用前景。随着技术的不断进步和示范工程的广泛开展，为以氢能形式存储多余风电并在必要时通过燃料电池发电的混合发电系统的实现提供了可能。然而，如何进行风电机组、水电解池和燃料电池组成的协调控制，从而实现风能的高效利用，提升风电并网质量还有待研究。

因此，现有技术中缺少实现风-氢-水-电混合能源系统的拓扑结构及其协调控制方法，能有效提高能源综合利用效率和并网电能质量。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种风-氢-水-电混合能源系统拓扑结构及其控制方法，提高能源利用效率，以达到减少风能的浪费，提高并网电能的电能质量，提高能源的综合利用效率，实现风能、氢能、水和电能的能源互补运行能力的目的。

本发明的技术方案采用如下步骤：

一、一种风-氢-水-电混合能源系统拓扑结构，如图1所示：

包括永磁同步风力发电机、储水罐、电解池、燃料电池和负荷；

包括进行风力发电的永磁同步风力发电机，永磁同步风力发电机经背靠背双PWM变流器输出，背靠背双PWM变流器输出端经总控制开关连接电网；

包括用于接收永磁同步风力发电机产生电能进行电解的电解池，背靠背双PWM变流器输出端依次经电解池控制开关、电解池整流器后连接到电解池；

包括用于氢气和氧气反应合成电能的燃料电池，电解池输出的氢气存储罐和氧气存储罐均输入到燃料电池，燃料电池输出端依次经燃料电池逆变器、燃料电池控制开关连接负荷；

包括协调控制永磁同步风力发电机、电解池和燃料电池之间运行的中央控制器，中央控制器分别连接永磁同步风力发电机、电解池、燃料电池、总控制开关、电解池控制开关和燃料电池控制开关。

所述的步骤1)中的永磁同步风力发电机由风力机与永磁同步发电机组成，所述的电解池为质子交换膜电解池，所述的燃料电池为质子交换膜燃料电池，所述的负荷为电阻型三相交流负荷。

二、一种风-氢-水-电混合能源系统控制方法，包括：

构建所述风-氢-水-电混合能源系统；

当永磁同步风力发电机输出电能质量和电量满足电网要求时，永磁同步风力发电机并网运行，永磁同步风力发电机进行发电并对电网供电，系统在风电并网发电运行模式或者盈余风电制氢运行模式下工作并利用中央控制器实现对应模式下永磁同步风力发电机和电解池的协调控制；

当永磁同步风力发电机输出电能质量和电量不满足电网要求时，永磁同步风力发电机离网运行，永磁同步风力发电机进行发电对电解池供电，系统在弃风制氢运行模式或者燃料电池发电运行模式下工作并利用中央控制器实现对应模式下永磁同步风力发电机和电解池、燃料电池的协调控制。

当所述永磁同步风力发电机的发电量相对于电网不存在多余风电，则系统采用风电并网发电运行模式并利用中央控制器实现该模式下永磁同步风力发电机和电解池的协调控制。

当所述永磁同步风力发电机的发电量相对于电网存在多余风电，则系统采用盈余风电制氢运行模式并利用中央控制器实现该模式下永磁同步风力发电机和电解池的协调控制。

当风速满足所述永磁同步风力发电机的启动条件，则永磁同步风力发电机工作，系统采用弃风制氢运行模式并利用中央控制器实现该模式下永磁同步风力发电机、燃料电池和电解池的协调控制。

当风速不满足所述永磁同步风力发电机的启动条件，则永磁同步风力发电机不工作，系统采用燃料电池发电运行模式并利用中央控制器实现该模式下燃料电池和电解池的协调控制。

所述的风电并网发电运行模式具体为：永磁同步风力发电机进行发电并输出电能对电网供电，永磁同步风力发电机不向电解池供电，电解池和燃料电池不工作；永磁同步风力发电机采用定子磁链定向矢量控制方法和电网电压矢量控制方法分别进行励磁电流和输出电流的控制，总控制开关导通，电解池控制开关和燃料电池控制开关关断。

所述的盈余风电制氢运行模式具体为：

永磁同步风力发电机输出电能质量和电量不仅满足电网要求，而且还存在多余风电，永磁同步风力发电机进行发电并输出电能向电网和电解池供电，利用电解池将永磁同步风力发电机相对于电网供电的多余输出电能将水转换为氢气和氧气存储，可实现弃风存储并在需要时转换为电能，燃料电池不工作；永磁同步风力发电机采用定子磁链定向矢量控制方法和电网电压矢量控制方法分别进行励磁电流和输出电流的控制，电解池采用电网电压矢量控制方法控制输入电流，总控制开关和电解池控制开关导通，燃料电池控制开关关断。

所述的弃风制氢运行模式具体为：永磁同步风力发电机进行发电并输出电能向电解池供电，利用电解池将永磁同步风力发电机的输出电能将水制取氢气和氧气存储，实现弃风存储，电解池向燃料电池供氢气和氧气，利用燃料电池消耗储氢为负荷供能；永磁同步风力发电机采用定子磁链定向矢量控制方法和功率下垂控制方法分别进行励磁电流与输出电压幅值和频率的控制，电解池采用电压闭环反馈控制方法进行输入电流的控制，燃料电池采用电压闭环反馈控制方法进行输出电流的控制，电解池控制开关和燃料电池控制开关导通，总控制开关关断。

所述的燃料电池发电运行模式具体为：永磁同步风力发电机不工作处于停机状态，电解池利用已存储的氢气和氧气向燃料电池供能，使燃料电池输出电能为负载提供电能，使得负荷正常运行，燃料电池采用电压闭环反馈控制方法进行输入电流的控制，燃料电池控制开关导通，总控制开关和电解池控制开关关断。

所述的输出电能质量包括电流谐波、电压波动、电压闪变和三相电压不平衡。

本发明具有的有益的效果是：

本发明能减少风能的浪费，提高弃风利用能力；提高并网电能的电能质量，减小电网中的谐波污染；提高能源的综合利用效率，实现风能、氢能、水和电能的能源互补运行能力。

附图说明

图1为本发明方法的拓扑结构。

图2为实施例模式1的数据截图。

图3为实施例模式2的数据截图。

图4为实施例模式3、4的数据截图。

图5为实施例模式3、4的数据截图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明系统的四种工作模式区分如下表1：

其中，P_wg为永磁同步风力发电机的输出功率，P_net为电网需要吸收的功率，P_wg-nom为永磁同步风力发电机的额定功率，P_ele为电解池的输入功率，P_fc为燃料电池的输出功率，P_l为负荷的功率，P_ele-nom为电解池的额定功率，p_tank为储氢罐内的气压，为储氢罐内的气压的下限值，为储氢罐内的气压的上限值。

所述的步骤2)中的风电并网发电运行模式(简称为模式1)为：永磁同步风力发电机输出电能质量和电量满足电网要求，且不存在多余风电，即永磁同步风力发电机的输出功率P_wg小于或者等于电网需要吸收的功率P_net；此时永磁同步风力发电机采用定子磁链定向矢量控制方法和电网电压矢量控制方法；此时中央控制器控制开关1导通，控制开关2、3关断；系统中，永磁同步风力发电机的输出功率P_wg与永磁同步风力发电机的额定功率P_wg-nom相等。

所述的步骤2)中的盈余风电制氢运行模式(简称为模式2)为：永磁同步风力发电机输出电能质量和电量不仅满足电网要求，而且还存在多余风电，即永磁同步风力发电机的输出功率P_wg大于或者等于电网需要吸收的功率P_net，利用电解池将这部分多余风电转换为氢气，可以实现弃风存储，并在需要时转换为电能；此时永磁同步风力发电机采用定子磁链定向矢量控制方法和电网电压矢量控制方法，电解池采用电网电压矢量控制方法；此时中央控制器控制开关1、2导通，控制开关3关断；系统中，电解池的输入功率或者等于电解电池的额定功率，或者等于永磁同步风力发电机的输出功率P_wg与电网需要吸收的功率P_net之间的差值。

所述的步骤3)弃风制氢运行模式(简称为模式3)为：永磁同步风力发电机输出电能质量较差，不能进行电网要求，即永磁同步风力发电机的输出功率P_wg小于永磁同步风力发电机的额定功率P_wg-nom，此时利用电解池将全部风电制取氢气，实现弃风存储，同时利用燃料电池消耗储氢为负荷供能；此时永磁同步风力发电机采用定子磁链定向矢量控制方法和功率下垂控制方法，电解池采用电压闭环反馈控制方法，燃料电池采用电压闭环反馈控制方法；此时中央控制器控制开关1断开，控制开关2和控制开关3导通；系统中，电解池的输入功率或者等于电解池的额定功率，或者等于永磁同步风力发电机的输出功率P_wg；系统中，燃料电池的输出功率P_fc等于负荷的功率P_l。

所述的步骤3)燃料电池发电运行模式(简称为模式4)为：风速不满足永磁同步风力发电机的启动条件，永磁同步风力发电机处于停机状态，即永磁同步风力发电机的输出功率P_wg等于0，此时可以利用存储的氢气为燃料电池功能，使燃料电池输出电能为负载提供电能，保证负荷的正常运行；此时燃料电池采用电压闭环反馈控制方法；此时中央控制器控制开关3导通，控制开关1、2关断；系统中，燃料电池的输出功率P_fc等于负荷的功率P_l。

本发明的永磁同步风力发电机具有容量大、便于控制的优点，基于整流器的质子交换膜电解池具有功率可控、能量转换效率高的有点，基于逆变器的质子交换膜燃料电池具有功率瞬时可调、输出电能谐波较小的优先，由以上各设备组成的风-氢-水-电混合能源系统不仅可以实现弃风利用，而且可以提高能源综合利用效率。

本发明的永磁同步风力发电机采用基于PI控制器的定子磁链定向矢量控制方法和基于PI控制器的电网电压矢量控制方法，具有控制其实现简单、控制效果较好的优点。电解池采用基于PI控制器的电网电压矢量控制方法，具有便于数字化实现，且控制速度、控制精度较高的优点。中央控制器通过控制开关1、2、3的通断，可以实现混合能源系统的功率协调控制，保证系统的功率平衡。

本发明的永磁同步风力发电机采用基于PI控制器的定子磁链定向矢量控制方法和基于PQ功率下垂控制方法，可以保证母线电压和频率的稳定。电解池和燃料电池均采用基于PI控制器的电压闭环反馈控制方法，在提高电解池和燃料电池稳定运行能力的基础上，通过中央控制器控制开关1、2、3的通断，可以实现混合能源系统的功率协调控制，保证系统的功率平衡。

本发明的工作原理如下：

永磁同步发电机控制及建模在d-q同步旋转坐标下实现，定子d轴和q轴的电压方程为：

$\{\begin{array}{c}{u}_{sd}=r_s{i}_{sd}+\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sd}}{dt}-{\mathrm{\ω}}_e{\mathrm{\ψ}}_{sq}\\ u_{sq}=r_s{i}_{sq}+\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sq}}{dt}+{\mathrm{\ω}}_e{\mathrm{\ψ}}_{sd}\end{array}---\left(1\right)$

(1)式中：i_sd、i_sq、u_sd和u_sq分别为定子d轴和q轴电流和电压，r_s为定子电阻，ω_e为发电机的电角频率，且有ω_e＝nω_s，n为发电机转子的极对数，Ψ_sd和Ψ_sq分别为定子d轴、q轴的磁链。

定子d轴和q轴的磁链方程为：

$\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{sd}=L_d{i}_{sd}+{\mathrm{\ψ}}_0\\ {\mathrm{\ψ}}_{sq}=L_q{i}_{sq}\end{array}---\left(2\right)$

(2)式中：L_d和L_q为发电机的d轴和q轴电感。

电磁转矩T_e为：

$T_e=\frac{3}{2}n\[(L_d-L_q)i_{sd}{i}_{sq}+i_{sq}{\mathrm{\ψ}}_0\]---\left(3\right)$

基于质子交换膜电解池在电解运行时所需的电压为：

$V_{ele}=E_{ele}+V_{ele}^{act}+V_{ele}^{ohm}---\left(4\right)$

(4)式中：E_ele为开路电压，为活化极化电压，为欧姆极化电压。开路电压E_ele由Nernst方程得到：

$E_{ele}=\frac{1}{2F}\left({\mathrm{\ΔG}}_{ele}+{\mathrm{RT}}_{ele}\[\ln \left(\frac{p_{H_2}^{ele}\sqrt{p_{O_2}^{ele}}}{{\mathrm{\α}}_{H_{2}O}^{ele}}\right)\]\right)---\left(5\right)$

(5)式中：F是法拉第常数，R是气体常数，ΔG_ele是Gibbs自由能，T_ele是相对温度，是阳极与电解质之间的水活度，和分别为电解槽的氢分压和氧分压。

活化极化电压可表示为：

$V_{ele}^{act}=\frac{{\mathrm{RT}}_{ele}}{2\mathrm{\β}F}ln\left(\frac{I_{ele}}{I_{ele0}}\right)---\left(6\right)$

(6)式中：I_ele是电流密度，I_ele0是交换电流密度，β是传递函数。

欧姆电压可由膜电阻表示为：

$V_{ele}^{ohm}=I_{ele}{R}_{ele}^{ohm}---\left(7\right)$

各电极的物料平衡方程为：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{dN}}_{O_2}}{dt}=\stackrel{\·}{N_{O_2}^{in}}-\stackrel{\·}{N_{O_2}^{out}}+\frac{n_{ele}{I}_{ele}{\mathrm{\η}}_F}{4F}\\ \frac{{\mathrm{dN}}_{H_{2}O}}{dt}=\stackrel{\·}{N_{H_{2}O}^{in}}-\stackrel{\·}{N_{H_{2}O}^{out}}\±\stackrel{\·}{N_{H_{2}O}^{end}}\±\stackrel{\·}{N_{H_{2}O}^d}\\ \frac{{\mathrm{dN}}_{H_2}}{dt}=\stackrel{\·}{N_{H_2}^{in}}-\stackrel{\·}{N_{H_2}^{out}}+\frac{n_{ele}{I}_{ele}{\mathrm{\η}}_F}{2F}\end{array}\right.---\left(8\right)$

(8)式中：N_O2、N_H2O、N_H2分别表示氧气、水和氢气的摩尔量，±表示水在阴极和电极端的摩尔量变。

系统热能平衡方程如下：

$C_{ele}\frac{{\mathrm{dT}}_{ele}}{dt}={\stackrel{\·}{Q}}_{gen}-{\stackrel{\·}{Q}}_{loss}-{\stackrel{\·}{Q}}_{cool}---\left(9\right)$

(9)式中：C_ele是电解槽的总热容量，是电解槽栈内产生的热功率，是热损耗，是由于冷却产生的热损耗。

质子交换膜燃料电池电堆的电压为：

V_cell＝E_Nernst-h_act-h_ohm-h_con(10)

(10)式中：开路电压E_Nernst为：

$E_{Nernst}=\frac{\mathrm{\Δ}G}{2F}+\frac{\mathrm{\Δ}S}{2F}(T_{st}-T_{ref})+\frac{{\mathrm{RT}}_{st}}{2F}({\mathrm{lnP}}_{H_2,a}+0.5{\mathrm{lnP}}_{O_2,c})---\left(11\right)$

(11)式中：ΔS为熵变，ΔG为自由能变化量，T_st为电池堆工作温度，P_H2,a和P_O2,c分别为氢气和氧气的分压。

极化过电压η_act、欧姆过电压η_ohm和浓度过电压η_con为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\η}}_{act}=-\[{\mathrm{\ξ}}_1+{\mathrm{\ξ}}_2{T}_{st}+{\mathrm{\ξ}}_3{T}_{st}{\mathrm{ln\ρ}}_{O_2}+{\mathrm{\ξ}}_4{T}_{st}\ln I\]\\ {\mathrm{\η}}_{ohm}=I\left(R_c+R_M\right)\\ {\mathrm{\η}}_{con}=-bln(1-\frac{J}{J_{\max }})\end{array}\right.---\left(12\right)$

(12)式中：ξ₁、ξ₂、ξ₃、ξ₄分别为第一、第二、第三、第四拟合参数，ρ_O2为阴极膜和反应气体界面的氧气浓度，I为电池的输出电流，R_c为外电路的阻抗，R_M为质子膜的等效膜阻抗，b为方程系数，J为电池的电流密度，J_max为最大电流密度。

(1)—(12)式为永磁同步风力发电机、质子交换膜电解池和质子交换膜燃料电池的模型，这些模型是实现本发明的理论依据。

本发明的具体实施例如下：

在Matlab/Simulink软件工具上对本发明提出的系统与方法进行了仿真实验。实验参数如表2所示。

表2

通过Matlab中带有的检测模块检测实验波形，采用本发明提出的控制方法，所得实验数据：弃风利用率>95％，电网谐波<3％，混合能源系统能源综合利用率>90％。

实验截图如下：

(1)3s时风速从12m/s变为16m/s，永磁同步风力发电机全功率并网发电，仿真结果如图2所示。由图2可以看出：3s前风速为达到额定值，永磁同步风力发电机在0.6pu和0.7pu之间运行，当达到额定风速时，风速经过一个尖峰后，迅速全功率输出。可见本发明提出的方法能够有效跟踪风速的变化，并迅速实现全功率快速并网。

(2)永磁同步风力发电机并网运行状态下，1s时电网需求从500kW开始下降，在2s时降至365kW，持续下降到4s时降至300kW。仿真结果如图3所示。由图3可以看出：0-1s时，风机和电网达到供需平衡，电解池未投入运行；1s-2s间，永磁同步风力发电机输出的盈余功率全部用来电解制氢，电解池以额定功率运行；2s-4s间，永磁同步风力发电机盈余功率大于电解池额定功率，此时电解池仍然工作在额定运行状态，通过反馈调节，风机输出逐渐减小，并在5s左右系统达到平衡。可见本发明提出的方法能够实现盈余风能的高效制氢，满足功率平衡的要求。

(3)永磁同步风力发电机离网运行状态下，风机输出在2s前大于从150kW逐渐下降到135kW，之后继续下降，在4s时下降到100kW，之后趋于稳定，仿真结果如图4、5所示。由图4、5可以看出：2s前永磁同步风力发电机输出大于电解池额定功率，电解池工作在额定状态，且反馈信号促使风机输出减小，2s后电解池消耗功率跟随风机输出变化。整个过程中，燃料电池跟随负载变化而变化，且电压在混合能源系统功率波动较大时迅速恢复稳态。可见本文提出的控制方法在永磁同步风力发电机离网运行状态下可以保证电压的稳定性，并可以实现混合能源系统的功率平衡。

本发明系统拓扑结构及其控制方法，可应用于风电场弃风利用、氢气转换、传输与存储等应用领域中，即将风电场输出的盈余电能或者是质量较差的电能，通过基于电解水的质子交换膜电解池转化为氢气进行存储或传输，并在需要时通过质子交换膜燃料电池将产生的氢气转化为高质量的电能，用来保证关键负荷的高可靠性供电，从而实现风能、水和氢能、电能的相互转化与综合利用。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种风-氢-水-电混合能源系统拓扑结构，其特征在于：

包括进行风力发电的永磁同步风力发电机，永磁同步风力发电机经背靠背双PWM变流器输出，背靠背双PWM变流器输出端经总控制开关(1)连接电网；

包括用于接收永磁同步风力发电机产生电能进行电解的电解池，背靠背双PWM变流器输出端依次经电解池控制开关(2)、电解池整流器后连接到电解池；

包括用于氢气和氧气反应合成电能的燃料电池，电解池输出的氢气存储罐和氧气存储罐均输入到燃料电池，燃料电池输出端依次经燃料电池逆变器、燃料电池控制开关(3)连接负荷；

包括协调控制永磁同步风力发电机、电解池和燃料电池之间运行的中央控制器，中央控制器分别连接永磁同步风力发电机、电解池、燃料电池、总控制开关(1)、电解池控制开关(2)和燃料电池控制开关(3)。

2.根据权利要求1所述的一种风-氢-水-电混合能源系统拓扑结构，其特征在于：所述的步骤1)中的永磁同步风力发电机由风力机与永磁同步发电机组成，所述的电解池为质子交换膜电解池，所述的燃料电池为质子交换膜燃料电池，所述的负荷为电阻型三相交流负荷。

3.应用于权利要求1～2任一所述系统的一种风-氢-水-电混合能源系统控制方法，其特征在于包括以下步骤：构建所述风-氢-水-电混合能源系统；

当永磁同步风力发电机输出电能质量和电量满足电网要求时，永磁同步风力发电机并网运行，永磁同步风力发电机进行发电并对电网供电，系统在风电并网发电运行模式或者盈余风电制氢运行模式下工作并利用中央控制器实现对应模式下永磁同步风力发电机和电解池的协调控制；

当永磁同步风力发电机输出电能质量和电量不满足电网要求时，永磁同步风力发电机离网运行，永磁同步风力发电机进行发电对电解池供电，系统在弃风制氢运行模式或者燃料电池发电运行模式下工作并利用中央控制器实现对应模式下永磁同步风力发电机和电解池、燃料电池的协调控制。

4.根据权利要求3所述的一种风-氢-水-电混合能源系统控制方法，其特征在于：当所述永磁同步风力发电机的发电量相对于电网不存在多余风电，则系统采用风电并网发电运行模式并利用中央控制器实现该模式下永磁同步风力发电机和电解池的协调控制；当所述永磁同步风力发电机的发电量相对于电网存在多余风电，则系统采用盈余风电制氢运行模式并利用中央控制器实现该模式下永磁同步风力发电机和电解池的协调控制。

5.根据权利要求3所述的一种风-氢-水-电混合能源系统控制方法，其特征在于：当风速满足所述永磁同步风力发电机的启动条件，则永磁同步风力发电机工作，系统采用弃风制氢运行模式并利用中央控制器实现该模式下永磁同步风力发电机、燃料电池和电解池的协调控制；当风速不满足所述永磁同步风力发电机的启动条件，则永磁同步风力发电机不工作，系统采用燃料电池发电运行模式并利用中央控制器实现该模式下燃料电池和负荷的协调控制。

6.根据权利要求3所述的一种风-氢-水-电混合能源系统控制方法，其特征在于：所述的风电并网发电运行模式具体为：永磁同步风力发电机进行发电并输出电能对电网供电，永磁同步风力发电机不向电解池供电，电解池和燃料电池不工作；永磁同步风力发电机采用定子磁链定向矢量控制方法和电网电压矢量控制方法分别进行励磁电流和输出电流的控制。

7.根据权利要求3所述的一种风-氢-水-电混合能源系统控制方法，其特征在于：所述的盈余风电制氢运行模式具体为：永磁同步风力发电机进行发电并输出电能向电网和电解池供电，利用电解池将永磁同步风力发电机相对于电网供电的多余输出电能电解转换为氢气和氧气存储，燃料电池不工作；永磁同步风力发电机采用定子磁链定向矢量控制方法和电网电压矢量控制方法分别进行励磁电流和输出电流的控制，电解池采用电网电压矢量控制方法控制输入电流。

8.根据权利要求3所述的一种风-氢-水-电混合能源系统控制方法，其特征在于：所述的弃风制氢运行模式具体为：永磁同步风力发电机进行发电并输出电能向电解池供电，利用电解池将永磁同步风力发电机的输出电能将水制取氢气和氧气存储，电解池向燃料电池供氢气和氧气，利用燃料电池消耗储氢为负荷供能；永磁同步风力发电机采用定子磁链定向矢量控制方法和功率下垂控制方法分别进行励磁电流与输出电压幅值和频率的控制，电解池采用电压闭环反馈控制方法进行输入电流的控制，燃料电池采用电压闭环反馈控制方法进行输出电流的控制。

9.根据权利要求3所述的一种风-氢-水-电混合能源系统控制方法，其特征在于：所述的燃料电池发电运行模式具体为：永磁同步风力发电机不工作处于停机状态，电解池利用已存储的氢气和氧气向燃料电池供能，使燃料电池输出电能为负载提供电能，使得负荷正常运行，燃料电池采用电压闭环反馈控制方法进行输入电流的控制。