基于风光储混合供电系统的输出功率控制研究

发布时间：2019-08-03 11:55

【摘要】：目前传统化石能源缺乏问题凸显,人们对使用清洁能源的呼声越来越大,各国已开始研究和使用清洁能源,用以缓解化石能源紧缺的压力。风能和太阳能是可再生能源,清洁无污染,近年来风力发电和光伏发电技术得到了大力发展,但利用风能和太阳能发电极易受到环境因素影响,风、光发电输出功率具有波动性和随机性,导致发出的电能质量不高,而以超级电容为基础的储能装置具备短时间储存或释放大功率的能力,可以用于平抑风光发电的功率波动,提高风光发电质量。因此,本文以高效利用自然资源,减小新能源发电并网波动为目的展开研究。首先,分别分析了风力发电机、光伏电池的组成结构、运行原理以及工作特性,通过数据分析指明风能和太阳能在时间和空间上存在能量互补特性,可以进行混合互补发电。分析了超级电容器的组成结构、运行原理以及工作特性,指出超级电容器具有平抑风光混合发电输出功率,提高风光混合发电质量的作用,可以与风光混合发电结合形成风光储混合发电系统。进而使用Matlab/Simulink平台分别对风、光、储三个子系统建模并通过仿真验证了模型正确性,利用子系统模型组合搭建了风光储混合发电系统的整体模型架构。其次,以"风力发电,光伏互补,储能平抑"的控制思想设计风、光、储系统的控制模块。其中,风力发电的功率控制过程中,使用基于受限李雅普诺夫方法的RBF神经网络自适应方法设计控制器,控制风力发电机输出功率跟踪给定功率曲线发电,通过对比实验验证了控制器的先进性与适用性;光伏发电过程中,使用支持向量机(SVM)回归方法,在不需要得知光伏阵列内部构造的情况下训练得出光伏阵列输入输出对应关系,用来对光伏阵列最大输出功率进行预测;储能平抑过程中,对于风光混合发电输出功率数据,使用滑窗平均算法进行计算,得出风光混合发电输出理想功率曲线,使用双环PI控制的方法快速控制储能功率双向流动,平抑风光混合发电功率至理想曲线。最后,搭建风光储混合发电整体模型,将模拟真实自然环境得到的风速、太阳照度、环境温度数据,输入风光储模型,经过仿真计算,得到风光储混合出力后的输出功率曲线,分析仿真结果可以得出:利用风能、太阳能互补原理,利用超级电容平抑能力,使用合理恰当的控制方法,可以高效的利用自然资源,有效抑制由于环境因素带来的发电功率波动。
【图文】：

特性逡逑多数能源都来自于太阳，风能就是其中之一。致冷热不均，热空气膨胀密度变小向上方移空气在地表向低压带移动，如此形成空气的是一种通过扇叶的转动将风能转化为机械能，，的一种电力设备。目前，根据风力发电机的分为鼠笼式异步发电机绕、线式异步发电机、现代又兴起了一些新型发电机如开关磁阻发刷直流发电机、永磁同步发电机、全永磁悬［２３］。逡逑电机由风轮、变桨系统、齿轮箱、发电机、如图２－１所示。逡逑变桨系统逡逑

基于风光储混合供电系统的输出功率控制研究

文献［２５］中给出了某地实测的一年中风能、太阳能能量分布情况，如图２－３所逡逑不。逡逑８邋＊逦逡逑１逦Ｉ邋ｒ邋ｇ逦逦１逡逑㈧：：ａｎ丨、．逡逑：ＬｌＳ＿ＳＩ＿逡逑Ｉ２Ｓ４Ｓ６７８９逦１０逦１１逦１２逡逑时间月逡逑图２－３风能、太阳能能量分布图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ２－３邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ａｂｏｕｔ邋ｗｉｎｄ邋ｅｎｅｒｇｙ，邋ｓｏｌａｒ邋ｅｎｅｒｇｙ逡逑图２－３中可以看出，风能和太阳能在每个月份中也存在互补现象，七月左右太逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM61

【参考文献】