风光柴蓄混合能源系统优化设计

发布时间：2017-10-21 08:48

  本文关键词：风光柴蓄混合能源系统优化设计

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【摘要】：风光柴蓄混合能源系统因包括风力发电机、光伏板和变频直流柴油发电机三种能量来源,以及蓄电池做储能设备,可以弥补单独风力或光伏发电带来的随机性和偶然性等不确定因素造成的系统供电不稳定,可靠性低的缺点。本系统中采用变频直流柴油发电机做应急电源,降低系统投资运营成本。本文主要对风光柴蓄混合能源系统进行建模与优化研究,通过动态仿真系统年运行状况验证系统配置的正确性。首先阐述了风光柴蓄混合能源系统各组成部分:风力发电机、光伏板、蓄电池和变频直流柴油发电机的工作原理及输入输出特性,在此基础上建立对应的数值分析模型。为了获得风力发电机、光伏板的最大输出功率,对比分析了其MPPT(Maximum Power Point Tracking)最大功率点跟踪控制策略。在上述研究的基础上根据风光柴蓄混合能源系统各个部件间的能量关系,建立风光柴蓄混合能源系统模型。然后,根据系统供电可靠性和成本最优化要求提出以可靠性指标系统年度缺电率LPSP(the Loss of power Supply Probability)和以系统全寿命周期成本LCC(the Life Cycle Cost)为目标函数的优化目标。根据系统特性,分别采用自动搜索匹配算法和遗传算法进行系统优化设计,其中自动搜索算法因数据量少,计算简洁,遗传算法不同之处在于,将能源调度策略的非线性因素考虑在内,可以更大化利用风力发电机、光伏板和变频直流柴油发电机产生的能量,从而进一步降低系统运营成本。最后,为了保证用户负载用电可靠性,需预测出全年8760小时逐时数据,进行系统优化配置计算,即首先根据已有风速、光辐射资料进行数据预测。在此基础上,采用自动搜索匹配算法进行配置优化,分别得出不同可靠性LPSP的系统优化。由于自动搜索匹配算法只对系统的投资成本进行优化,实际上在系统运行时,在风力发电机和光伏板不能供给用户负载时,如何选择柴油机和蓄电池供电,是一个非线性问题,因此采用了改进能量调度策略的遗传算法进行研究,通过仿真所得优化下风光柴蓄混合能源系统的年工作状况,对比分析了两种算法所得配置的正确性及适用性,能够满足系统的生命周期成本最低化和用户可靠性要求。
【关键词】：最大功率点跟踪 优化设计 系统年度缺电率 系统全寿命周期成本
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM61
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-17
• 第二章 风光柴蓄混合能源系统建模17-40
• 2.1 风光柴蓄混合能源系统总体结构17-19
• 2.2 风力发电机模型19-26
• 2.2.1 风力发电机分类及特点19-20
• 2.2.2 风力发电机工作原理及最大功率点控制策略20-23
• 2.2.3 风力发电机数值分析模型23-26
• 2.3 光伏板模型26-32
• 2.3.1 光伏板工作原理26-27
• 2.3.2 光伏板倾角优化与最大功率点控制策略27-32
• 2.3.3 光伏板数值分析模型32
• 2.4 变频直流柴油发电机模型32-34
• 2.4.1 变频直流柴油发电机工作原理32-33
• 2.4.2 变频直流柴油发电机数值分析模型33-34
• 2.5 蓄电池组件34-35
• 2.5.1 蓄电池充放电指标34-35
• 2.5.2 表征蓄电池特性的数值分析模型35
• 2.6 风光柴蓄混合能源系统模型35-39
• 2.7 本章小结39-40
• 第三章 风光柴蓄混合能源系统优化设计40-55
• 3.1 系统优化设计模型40-42
• 3.1.1 基于生命周期成本的目标函数的确立40-41
• 3.1.2 基于可靠性优化设计的约束函数的确立41-42
• 3.2 风光柴蓄混合能源系统优化算法研究42-51
• 3.2.1 自动搜索匹配算法42-46
• 3.2.2 遗传算法46-51
• 3.3 风速、太阳辐射预测方法研究51-54
• 3.3.1 基于四参数法的风速预测方法51-53
• 3.3.2 太阳辐射预测方法53-54
• 3.4 本章小结54-55
• 第四章 风光柴蓄混合能源系统的优化设计仿真分析55-66
• 4.1 风速、太阳辐射逐时气象数据预测仿真55-58
• 4.2 风光柴蓄混合能源系统配置仿真分析58-64
• 4.2.1 风力发电机输入输出模块58-59
• 4.2.2 光伏板输入输出模块59
• 4.2.3 变频直流柴油发电机和蓄电池输入输出模块59-60
• 4.2.4 风光柴蓄混合能源系统配置结果分析及验证60-64
• 4.3 本章小结64-66
• 第五章 总结与展望66-68
• 5.1 总结66-67
• 5.2 展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士学位期间取得的成果72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王群京;王涛;李国丽;;小型风光互补MPPT控制的研究[J];电气传动;2009年05期

2 陈桂兰,孙晓,李然;光伏发电系统最大功率点跟踪控制[J];电子技术应用;2001年08期

3 陈慧玲;;50kW风光互补电站设计[J];青海电力;2005年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 商执一;风光柴蓄复合发电系统建模与仿真技术研究[D];北京交通大学;2010年

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本文编号：1072394