微电网建模及其负荷优化分配方案研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要过去的50年里，人类所使用的一次能源主要为石油、天燃气和煤炭等化石能源。从长远来看，以化石能源为主的经济已不能满足可持续发展的需求，人们必须尽快地进行能源消费结构的转型，尽可能地发展水电、太阳能、风能、生物质能等各种可再生能源。微电网将分布式电源、储能装置、控制系统和电力负荷集成一体，是未来分布式电源的主要运行模式。微电网系统的建模与仿真技术是微电网研究的起点，可为进一步深层次的理论探讨提供研究平台和验证手段。本文针对不同微电源的数学模型搭建了各自的仿真模块，参照各微电源实际相关数据进行仿真分析，同时考虑各自微电源的燃料成本，维护成本及排

2、放成本，采用粒子群算法和遗传算法优化分配各微电源的有功出力，达到微网运行成本最低的目标。主要的研究内容如下：(1)利用Matlab搭建SavomuS风力机仿真模型，进而利用永磁同步发电机搭建风力发电机模型，得到了在风速和空气密度变化下的输出线电压曲线，验证了风力发电机的输出电压主要受风速及风轮状态参数叶尖速比的影响；(2)导出光伏电池的工程用数学模型，在Matlab下进行建模仿真。分析了光伏电池在不同条件下(光照强度和电池温度)I。U、P．U特性曲线，对光伏发电系统中的DC．DC升压变换器和PWM控制模块进行了分析设计，利用S-F_unction模块对电导增量法、扰动观察法和改

3、进型扰动观察法进行了编程实现。给出了光伏电池发电系统的离网仿真模型和单相并网仿真模型，对之前的各MPPT算法进行仿真分析，验证了并网时大电网对光伏阵列输出电压起到了一定的稳定作用，保证了其电能质量，同时也验证了基于电导增量原理的MPPT算法能够很好地跟踪光伏阵列的最大输出功率；(3)对蓄电池的基本概念和基本特性以及铅酸电池的充电控制方法及常用的等效模型进行了概述，最后搭建了光伏储能系统的仿真模型；(4)以微电网总运行成本最小为求解目标，考虑到风力发电机、光伏阵列有功出力受自然条件影响较大，通常工作在最大功率点，两者的发电成本低，几乎无温室气体排放，因此优先安排其有功出力，并以柴

4、油发电机、微型燃气轮机及燃料电池输出的有功功率为目标函数的寻优参数；探讨孤岛运行方式下基于粒子群算法及二进制遗传算法的寻优求解过程，分析两种算法的优缺点，给出了孤岛运行条件下微电网负荷优化分配方案。关键词：风力发电机；光伏电池；蓄电池；MPPT算法；粒子群算法；遗传算法西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractOverthepast50years，theprimaryenergyusedbyhumansaremainlybyoil，naturalgas，coalandotherfossilfuels．Inthelongterm，theeconomybasedonfo

5、ssilfuelsCannotmeettheneedsofsustainabledevelopment，thenpeopleneedtomakethetransformationofenergyconsumption’Sstructureassoonaspossible，andmakeasmuchuseofthehydropower,solar,wind，biomassandotherrenewableenergysourcesaspossible．MicrogridsystemCanintegratesthedistributedgeneration，energystorag

6、edevices，controlsystemandload，anditwillbethemajoroperationgmodeofthedistributedgeneration．Theinitialreasearchmadeinthemicrogridisthemodelingandsimulationtechnologyofthemicrogirdsystem．，andthereasearchCanprovideanindispensableresearchplatformandvalidationtoolforfurtherexplorationofthedeeperth

7、eory．Inthispaper,amodelingisbuiltforeachdistributedgeneration，andusetheactualdataofrelatedprojectstoanalysisandsimulate．Themaincontentsareasfollows：‘(1)ASavoniuswindturbinesimulationmodelisestablishedbyusingMatlabsoft，andthenusethepermanentmagnetsy