光伏微网的发电预测与能量管理技术研究

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1、分类号学号D200777276学校代码10487密级博士学位论文光伏微网的发电预测与能量管理技术研究学位申请人：陈昌松学科专业：电气工程指导教师：段善旭教授答辩日期：2011.5.28ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringResearchonPowerForecastingandEnergyManagementforPhotovoltaicMicrogridPh.D.Can

2、didate：ChenChangsongMajor：ElectricalEngineeringSupervisor：Prof.DuanShanxuHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2011独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法

3、律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日本文研究课题受到：国家重点基础研究发展计划“973计划”项目《大规模

4、高效液流电池储能技术的基础研究》、国家自然科学基金项目(50907027/E070602)《建筑集成光伏能量变换系统的耦合机理及其优化方法研究》和科技部2010年度公益性行业（气象）科研专项“太阳能预报技术研究”（GYHY201006036）的资助。谨致谢意！华中科技大学博士学位论文摘要微网广泛利用光伏逆变器、风力发电机和生物能发电机等作为其内部的微型电源，然而受地理条件、天气情况和外部环境等因素的影响，这些可再生电源的能量输出具有间歇性和随机性，导致微网内部电源与负荷间以及微网与大电网间的功率交换过程复杂，若微网对这些电源不加以协调控制，

5、而大规模接入电网，将不利于地区电网的稳定性。此外，微网的接入也对电力市场产生深远的影响，将改变传统电力市场的交易模式：微网用户可以从电力公司购电，也可以将其分布式电源的剩余电能售给电力公司或有偿地为电力公司提供削峰、紧急功率支持等服务。本文以光伏微网为对象，对其能量管理的基本分析理论和设计方法进行了深入研究，包括光伏微网的控制结构、发电预测、储能配置和能量优化管理。准确预知光伏微源在未来特定时段内的发电功率，对分布式电源最优组合、经济调度、最优潮流、电力交易等都有着重要意义。为此，本文基于神经网络理论研究了的光伏发电预测模型及其设计方法，首

6、先分析了气象因素与光伏发电功率相关性，给出了光伏发电预测中气象因素的处理策略；随后，建立了基于BP神经网络的光伏发电离线预测模型，给出了BP神经网络输入层、隐含层和输出层的设计方法，并定量评估了离线预测模型的预测精度；此外，为适应天气的急剧变化，提出采用RBF神经网络对数值天气预测信息进行模糊识别，继而建立了基于模糊识别的光伏发电在线预测模型，分析了RBF神经网络的结构和扩展速度对预测结果的影响。可再生微源的出力随外部条件变化随时波动，故不宜独立向负荷供电，需同其他电源或储能装置配合以提供支持和备用。此外，可再生微源电源的并网运行改变了系统

7、中的潮流分布，需对发电单元、储能单元、电网和负荷之间的能量进行优化控制和管理，实现系统安全稳定和优质经济运行。针对分布式电源在并网运行中面临的能量优化问题，提出了一种基于模糊控制的分布式发电系统能量管理控制算法，根据发电单元的输出电能预测和储能单元的实时状态确定运行模式，采用模糊控制实时调控系统能量流动的方向和幅值，从而能实现系统运行成本最优化。微网技术能够实现分布式发电技术的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多I华中科技大学博士学位论文样的分布式电源并网运行时的主要问题，同时由于它具备一定的能量管理功能，并尽可能维持功率的局部优化与平衡，

8、可有效提高用电的可靠性和安全性。本文深入研究了微网能量管理的关键技术，分析了微网系统的三种能量变换结构，讨论了光伏微网系统能量管理的定义、目标和系统架构，分析了能量管理系统各个执