独立光伏发电混合储能系统容量优化研究-刘建涛

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1、清洁能源CleanEnergy第28卷第3期电网与清洁能源Vol.28No.32012年3月PowerSystemandCleanEnergyMar.2012文章编号：1674-3814（2012）03-0085-06中图分类号：TM615文献标志码：A独立光伏发电混合储能系统容量优化研究刘建涛1，张建成2，王珂1，姚建国1，杨胜春1（1.中国电力科学研究院，南京210003；2.华北电力大学电气与电子工程学院，保定071003）CapacityOptimizationofHybridEnergyStorageSysteminIndependentPVSystem12111LI

2、UJian-tao,ZHANGJian-cheng,WANGKe,YAOJian-guo,YANGSheng-chun（1.ChinaElectricPowerResearchInstitute，Nanjing210003,Jiangsu,China；2.SchoolofElectricalandElectronicEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding071003,Hebei,China）ABSTRACT：Accuratemathematicalmodelsofallsectorsin重于控制方法，对光伏发电

3、系统中光-储容量优化thesystemareestablished,andthedifferentcharacteristicsof配置以及不同储能元件之间的容量优化配置方面energystorageelements(super-capacitorsandbatteries)are的研究还较少，文献[6]针对风光互补系统提出了一considered.Acapacityoptimizationmethodbasedonsimplexis种基于遗传算法的混合储能系统容量优化设计方proposedconsideringthelowestcostofhybridenergystorag

4、e法，文献[7]针对太阳能电动汽车提出了一种基于遗systemastheoptimizationobjective,andwiththetechnical传算法和神经网络组合优化算法的飞轮和蓄电池indicatorsofindependentphotovoltaicpowergenerationsystemastheconstraints.Anditisrealizedbyprogrammingprovedby容量优化方法。本文以超级电容器-蓄电池混合储numericalexample.能系统作为光伏发电系统的储能设备，综合考虑光KEYWORDS:photovoltaicpow

5、ergeneration;energystorage伏阵列功率输出特性、光伏系统各项运行技术指technology;super-capacitors;battery标、负荷用电需求、超级电容器和蓄电池的储能特摘要：准确建立系统中各环节数学模型，综合考虑不同储能性，对独立光伏发电混合储能系统容量优化配置进元件（超级电容器和蓄电池）的储能特性，以混合储能系统成行研究，意在保证光伏发电系统供电可靠性和合理本最低为优化目标，以独立光伏发电系统各项运行技术指标性的同时提高系统的整体经济性。为约束条件，提出了一种基于单纯形法的容量优化配置方法，并进行了编程实现和算例验证。关键词：光伏发电；

6、储能技术；超级电容器；蓄电池1模型分析储能系统在光伏发电系统中的应用可以解决基于超级电容器-蓄电池混合储能的独立光伏光伏发电系统中的供用电不平衡问题以及电能质发电系统结构组成如图1所示，包括：光伏阵列（1）、量问题，以满足负荷正常工作的需求。目前，各种储最大功率点跟踪装置（MPPT）（2）、混合储能系统（3、能设备的价格均比较昂贵，因此在设计独立光伏系4、5）、逆变器（6）、交流负载（7）和直流负载（8）。统时，应力求达到负荷、太阳能电池方阵与储能系为实现光-储容量优化配置以及超级电容器和统在容量上的最佳组合，从而在较为经济的条件下蓄电池之间的容量优化配置，对系统中各个环节进解

7、决光伏系统供电可靠性及电能质量问题。行了数学建模。蓄电池能量密度大、循环寿命短、功率密度较低，超级电容器功率密度大、充放电速度快、循环寿1）太阳辐射逐时模型。本文采用了目前使用广泛的半正弦模型作为太阳辐射逐时模型[8-9]。命长，因此，将两者联合使用，实现优势互补，将大大地提高混合储能系统的各项技术指标和经济性。t-aQ（τt）=AQsin（π）a＜t＜b（1）b-a目前，国内外已经开展了混合储能系统在光伏发电系统中应用的相关理论研究[1-5]，但这些研究侧式中，a、b分别为日出时刻和日落时