独立型综合可再生能源系统的系统配置及技术经济研究
发布时间：2021-10-11 20:52
可再生能源高效利用一直是近年来的研究热点,但是不稳定性和间歇性等特点限制了太阳能和风能等变动性可再生能源的大规模高效利用。因此,本文将蓄电池、燃料电池等储能系统与太阳能结合,组成独立型可再生能源综合利用系统,一方面有效地解决变动性可再生能源利用问题,另一方面为解决农村、岛屿及其它偏远地区的供电问题提供参考。基于光伏的独立型综合可再生能源系统通常采用蓄电池作为储能和能量控制的设备。目前,电池技术发展迅速,具有配置灵活方便、响应速度快等优点,但是在能量转换效率、安全性和经济性等方面有待提高。相比之下,燃料电池（电解制氢）是近年热门的储能系统,在长期储能、能量密度以及环境影响等方面具有显著的优势,但是作为综合可再生能源系统中的储能和能量控制设备,其经济性通常不如蓄电池。总的来说,目前的研究大多为某具体情境下针对采用电池储能或者电解储氢的系统进行优化研究,缺少对两类系统的系统化对比研究。因此,本文建立了光伏/电池系统和光伏/燃料电池（电解制氢）系统两种配置,通过遗传算法对两种系统配置进行多目标优化,并针对优化结果对比了两种系统在不同情境下的能源利用效率和经济成本。本文首先分别建立了等效的光伏/...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２中国各种燃料发电量占比（２０１５）?［５］??
１绪论??ＩｆｅｊｉＭＩ?（ＬｍｕＪＩ?Ｉ太阳能?微水电｜??：？?——可再生能源??Ｉｆ?备用电源?能量管理系统ｔ??｜?能量储存系统???蓄电池?飞轮?超级电容?燃料电＿＿??图１－３独立综合可再生能源系统组成??可再生能源可以囊括现在所有可以利用的能源形式，一般综合系统常用的可??再生能源有生物质能、风能、太阳能和微水电等［８）。其中，由于太阳能具有取之??不劲用之不竭，清洁零排放，无地域限制以及可利用能量巨大等优点格外受到??关注，据世界能源署（１ＥＡ）的预测，太阳能发电在未来５０年内将会成为世界??电能的主要来源之一［９］。然而，太阳辐射相对较为分散，能量密度低，且容易受??到昼夜更替、四季交替、海拔及天气条件等影响，因而独立使用难以实现稳定可??靠的供电，容易造成弃光等问题，往往需要结合储能系统和备用电源进行混合供??能。??储能系统包括蓄电池、燃料电池、超级电容、飞轮、蓄水储能等，其在独立??综合可再生能源系统中发挥着重要的作用首先，储能系统保证了独立综合??可再生能源系统向用户供电的连续性，弥补了太阳能供电时的间歇性和不可靠性??等不足之处，根据系统负荷的变化提前存储电能并在负载需要时放出电能以维持??系统供电的连续性；储能系统中的储能变流器可以通过控制系统的有功输入和输??出来平滑光伏曲线的波动，保持系统频率和电压的稳态，以提高独立综合可再生??能源系统的供电质量；此外，低负荷状态下，储能系统存储的由多余可再生能源??转换成的电能会在高负荷时用以补充系统内的能量短缺从而提高可再生能源的??利用率［１３］。目前，应用最多、技术最为成熟的储能系统仍主要以蓄电池为主，??蓄电池
２光伏／电池及光伏／燃料电池（电解制氢）系统综合系统建模??２光伏／电池及光伏／燃料电池（电解制氢）系统综合系统建模??独立综合可再生能源系统往往组成结构复杂，元件及子系统较多，因而在对??综合系统进行建模时，一般先明确系统的配置，对各个子系统及组成元件进行建??模，再通过合适的系统控制策略完成对整个综合系统的建模。根据本文的研宄内??容，本章以ＭＡＴＬＡＢ作为综合系统的建模仿真平台，构建了光伏／电池系统和光??伏／燃料电池（电解制氢）系统两个模型。首先通过经验公式建立了综合系统中??光伏、燃料电池、碱性电解槽、氢气罐、蓄电池等主要设备的工作特性模型，之??后分别设置系统控制策略，即优先级调度策略，最后得到两套综合系统的运行模??型。??２．１系统模型??直流总线?交流总线??光电＇■■■■■．．：ｚ＝＝＾?■＝＞［交流负载??ｋ?ｆ?ＤＣ／ＡＣ?Ｉ．??＾￣￣逆变器?￣￣＾??电池组?＜??：：：：；４＞?Ｉ?＞剩余能置??图２－１光伏／电池系统模型图??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国分布式能源可持续发展探讨[J]. 张晓卫. 科学技术创新. 2018(36)
[2]一种基于神经网络的多能源共直流母线混合供电控制策略[J]. 李继方,高明远,陈杰,任海波. 电力系统保护与控制. 2010(20)
[3]燃料电池-光伏混合发电系统建模与仿真[J]. 史君海,朱新坚,隋生,仲志丹. 电源技术. 2007(09)
博士论文
[1]区域综合能源系统供需预测及优化运行技术研究[D]. 史佳琪.华北电力大学(北京) 2019
[2]光伏燃料电池混合发电系统控制设计与仿真研究[D]. 史君海.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]基于PV/SOFC混合发电系统的建模及性能仿真研究[D]. 郭伟.山东大学 2014
[2]考虑燃料电池和光伏发电的综合负荷建模[D]. 王玲.湖南大学 2011
[3]不确定性条件下的能源系统优化模型研究[D]. 张丽志.华北电力大学（北京） 2011
[4]风光互补独立供电系统的多目标优化设计[D]. 黄鹏洲.北京交通大学 2010
本文编号：3431222
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２中国各种燃料发电量占比（２０１５）?［５］??
１绪论??ＩｆｅｊｉＭＩ?（ＬｍｕＪＩ?Ｉ太阳能?微水电｜??：？?——可再生能源??Ｉｆ?备用电源?能量管理系统ｔ??｜?能量储存系统???蓄电池?飞轮?超级电容?燃料电＿＿??图１－３独立综合可再生能源系统组成??可再生能源可以囊括现在所有可以利用的能源形式，一般综合系统常用的可??再生能源有生物质能、风能、太阳能和微水电等［８）。其中，由于太阳能具有取之??不劲用之不竭，清洁零排放，无地域限制以及可利用能量巨大等优点格外受到??关注，据世界能源署（１ＥＡ）的预测，太阳能发电在未来５０年内将会成为世界??电能的主要来源之一［９］。然而，太阳辐射相对较为分散，能量密度低，且容易受??到昼夜更替、四季交替、海拔及天气条件等影响，因而独立使用难以实现稳定可??靠的供电，容易造成弃光等问题，往往需要结合储能系统和备用电源进行混合供??能。??储能系统包括蓄电池、燃料电池、超级电容、飞轮、蓄水储能等，其在独立??综合可再生能源系统中发挥着重要的作用首先，储能系统保证了独立综合??可再生能源系统向用户供电的连续性，弥补了太阳能供电时的间歇性和不可靠性??等不足之处，根据系统负荷的变化提前存储电能并在负载需要时放出电能以维持??系统供电的连续性；储能系统中的储能变流器可以通过控制系统的有功输入和输??出来平滑光伏曲线的波动，保持系统频率和电压的稳态，以提高独立综合可再生??能源系统的供电质量；此外，低负荷状态下，储能系统存储的由多余可再生能源??转换成的电能会在高负荷时用以补充系统内的能量短缺从而提高可再生能源的??利用率［１３］。目前，应用最多、技术最为成熟的储能系统仍主要以蓄电池为主，??蓄电池
２光伏／电池及光伏／燃料电池（电解制氢）系统综合系统建模??２光伏／电池及光伏／燃料电池（电解制氢）系统综合系统建模??独立综合可再生能源系统往往组成结构复杂，元件及子系统较多，因而在对??综合系统进行建模时，一般先明确系统的配置，对各个子系统及组成元件进行建??模，再通过合适的系统控制策略完成对整个综合系统的建模。根据本文的研宄内??容，本章以ＭＡＴＬＡＢ作为综合系统的建模仿真平台，构建了光伏／电池系统和光??伏／燃料电池（电解制氢）系统两个模型。首先通过经验公式建立了综合系统中??光伏、燃料电池、碱性电解槽、氢气罐、蓄电池等主要设备的工作特性模型，之??后分别设置系统控制策略，即优先级调度策略，最后得到两套综合系统的运行模??型。??２．１系统模型??直流总线?交流总线??光电＇■■■■■．．：ｚ＝＝＾?■＝＞［交流负载??ｋ?ｆ?ＤＣ／ＡＣ?Ｉ．??＾￣￣逆变器?￣￣＾??电池组?＜??：：：：；４＞?Ｉ?＞剩余能置??图２－１光伏／电池系统模型图??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国分布式能源可持续发展探讨[J]. 张晓卫. 科学技术创新. 2018(36)
[2]一种基于神经网络的多能源共直流母线混合供电控制策略[J]. 李继方,高明远,陈杰,任海波. 电力系统保护与控制. 2010(20)
[3]燃料电池-光伏混合发电系统建模与仿真[J]. 史君海,朱新坚,隋生,仲志丹. 电源技术. 2007(09)
博士论文
[1]区域综合能源系统供需预测及优化运行技术研究[D]. 史佳琪.华北电力大学(北京) 2019
[2]光伏燃料电池混合发电系统控制设计与仿真研究[D]. 史君海.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]基于PV/SOFC混合发电系统的建模及性能仿真研究[D]. 郭伟.山东大学 2014
[2]考虑燃料电池和光伏发电的综合负荷建模[D]. 王玲.湖南大学 2011
[3]不确定性条件下的能源系统优化模型研究[D]. 张丽志.华北电力大学（北京） 2011
[4]风光互补独立供电系统的多目标优化设计[D]. 黄鹏洲.北京交通大学 2010
本文编号：3431222
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