高海拔荒漠地区并网光伏系统预测模型研究

发布时间：2019-03-16 19:39

【摘要】：随着全球能源危机的到来,对可持续绿色能源的利用也越来越广泛,其中在高海拔荒漠地区的光伏产业使用率越来越高。随之也出现两个问题,一是大量的光伏系统预测模型文献都是针对环境温度高和日照强度低的气候特点,而无适用于高海拔荒漠地区环境温度低和日照强度高的功率预测模型。二是电网公司在电站发电高峰期限电,影响电池板和相关设备的寿命并给电网带来电压扰动,若提前预知每天的输出功率,可方便电网公司提前进行调度管理。因此针对这两个问题,本文建立适用于该地区并网光伏发电系统输出功率预测模型。本文主要对以下几个方面的内容进行了研究和讨论:1.首先查阅年鉴及相关文献,获取中国其他地区和高海拔荒漠地区(主要是青海地区)的日照强度、日照时长和环境温度。然后以青海格尔木的阳光佑华光伏电站为例,利用光湿温记录仪,采集该光伏电站三个月每一天每一分钟对应的日照强度和环境温度。最后将光湿温记录仪采集的气候数据与中国其他地区、高海拔荒漠地区的日照强度和环境温度相对比,结果表明:光湿温记录仪采集的数据与年鉴中高海拔荒漠地区的数据吻合,具有日照强度高和环境温度低的特点;而光湿温记录仪采集的日照强度比中国其他地区的高,环境温度比中国其他地区的低。2.针对高海拔荒漠地区环境温度低及日照强度高的气候特点,分析单块硅电池板等效电路,利用基尔霍夫电压电流定律,计算单块硅电池板输出电流的数学模型;提出硅电池板开路电压、短路电流、最大电流和最大电压在该气候下环境参数(日照强度和环境温度)的修正公式,然后将修正公式代入输出电流数学模型中,便建立适用高海拔荒漠环境下的单块硅电池板输出电流预测模型。然后将采集的日照强度和环境温度代入该模型,计算每天不同负载下的硅电池板输出电流和功率与实际值对比,并分别计算和绘制两者的相对误差及仿真曲线,结果表明:两者的输出电流和输出功率相对误差都小于10%,两者的仿真曲线走势高度一致,能够较好的反映高海拔荒漠条件下硅电池板的实际输出电流和功率。3.基于光伏电站拓扑结构,分析各个环节电力电量交换关系,利用高海拔荒漠环境下单块硅电池板输出电流预测模型,以及功率与电压电流间关系,建立光伏发电系统预测功率模型。由于电力电量交换关系复杂,所以将难以获得和测量的参数及预测功率模型本身的误差都纳入综合误差中,将不计入难获得、难测量的参数的功率模型定义为欠预测功率模型,因此光伏发电系统预测功率模型由欠预测功率模型和综合误差模型构成。4.以青海大学现已投入运行的小型并网光伏电站为例,计算该电站每天每分钟的欠预测功率,将其与对应的实际功率作差,便得到每天的综合误差。总结每个月每天的综合误差曲线,发现综合误差曲线呈高斯分布。然后用高斯多项式近似每月前20天的综合误差,再取20天的综合误差对应系数的的平均值,用该综合误差关系式补偿给该月后10天的欠预测模型,便预测出并网光伏发电系统输出功率。最后将预测功率与实际功率曲线对比,并计算两者的关联度和相对误差。结果表明:补偿后的预测功率较未补偿的欠预测功率,更接近实际功率,关联度更高,相对误差更小。
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【学位授予单位】：青海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM615

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