Bawean岛风光柴储微网系统的优化配置方法研究

发布时间：2020-03-21 03:24

【摘要】：当今社会经济飞速发展,人们对电力能源的需求日益增长,一些海岛等边远地区未与大电网连接,仅靠柴油机发电满足部分负荷需求,不但发电成本高而且污染环境,印度尼西亚的Bawean岛就是典型例子。风光柴储微网系统可有效整合风力、光伏和柴油机发电的优势,可显著提高供电的可靠性,降低发电的成本,并减少污染物的排放,是对传统电网的有效补充。微网的优化配置对微网的经济性、可靠性及环保性具有重要意义。本文以印度尼西亚的Bawean岛为例,对其风光柴储微网系统进行了设计,并采用HOMER软对优化配置进行了仿真模拟,主要研究内容如下:首先,研究了风光柴储微网系统的结构类型,风机、光伏、柴油机和蓄电池的工作原理及分类,建立了风机、光伏、柴油机和蓄电池的功率模型。接着,分析了Bawean岛上的风资源和光资源的分布情况,论述了Bawean岛上的发电现状、线路现状和负荷现状,为后续微网系统的优化配置研究提供了数据支撑。Bawean岛无电网连接,仅靠柴油发电机为岛上负荷供电,发电设备落后、发电成本高,负荷需求较大,急需建设经济环保的发电设备。岛上年平均风速5.2m/s,年平均太阳能辐射量达1 984kWh/m~2,风、光资源丰富。然后,设计了Bawean岛的微网系统结构,确定了风机和光伏阵列的最佳布置方式,初步选定了风机、光伏和蓄电池的最佳类型和规格:500kW的风机、高效单晶硅295Wp的光伏组件和经济性最佳的磷酸铁锂蓄电池设备,设计了以风力、光伏发电为主,蓄电池、柴油机为辅,尽量利用可再生能源的控制策略。最后,应用HOMER软件对微网系统进行具体优化配置和敏感因素分析,确定了风速和燃料成本为优化配置的最为敏感因素,得到了Bawean岛风光柴储微网系统的的最优配置方案:安装295Wp单晶硅光伏3 067.36kWp,500kW风机10台,柴油发电机3 700kW,磷酸铁锂蓄电池3 200kWh,双向变换器2 000kW;在该配置方案下系统的总净现成本和单位供电成本最低,分别为20 806.5万元和1.029元/kWh。
【图文】：

示意图,微网,示意图

华北电力大学硕士学位论文第 2 章风光柴储微网系统结构光柴储微网系统的结构确定是微网系统规划设计的核心，也是微网系置的基础和前提。微网系统结构的选择对微网的容量确定、电压等的选择以及系统安全稳定运行都会产生很大影响。下面对风光柴储微构以及系统中各发电单元进行介绍。光柴储微网系统的总体结构光柴储微网系统主要由风力发电单元、光伏发电单元、柴油发电机变器、变流器、PCS 及能量管理系统等组成，如图 2-1 所示。

风电机组,结构示意图,风机

中型风力机（100kW—1000kW）、大型风力机（1000kW 以风机旋转主轴与地面相对位置可分为水平轴式风机和垂直力方式可分成升力型风机和阻力型风机。根据桨叶数量分类三叶片和多叶片型风机，，目前三叶片风机是风力发电的主方向分为上风向型风机即叶轮正面迎着风向和下风向型风种类型。根据功率传递的机械连接方式分为有齿轮箱型风机机。根据桨叶接受风能的功率调节方式分为定桨距型风机、速型风机。根据叶轮转速是否恒定分为恒速风力发电机和变力发电机组的发电机类型分为同步发电机型风机和异步发电型风电场的主流风机为水平轴、三叶片、变桨距、上风向、，其主要由风轮、吊舱、塔架和基础等部分组成。风轮和吊内的所有部件安装在主机架上，主机架通过轴承与塔架顶端统的驱动下，相对于塔架轴线旋转，使风轮和机舱随着风向固定在基础上，将作用于风轮上的各种载荷传递到基础上。图 2-2 所示。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM61;TM73

【参考文献】