风光互补独立供电系统优化匹配设计

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1、山东建筑大学硕士学位论文风光互补独立供电系统优化匹配设计姓名：方燕申请学位级别：硕士专业：供热、供燃气、通风及空调工程指导教师：马金花20090401山东建筑大学硕士学位论文摘要当今世界，随着人们生活水平的不断提高和技术进步，人们对电的依赖越来越强。在远离电网的地区，如部队边防哨所、邮电通信中继站、公路和铁路信号站、地质勘探和野外考察的工作站、偏远的农牧民，都需要低成本、高可靠性的独立电源系统。实践证明风光互补独立供电系统在资源配置、技术方案和性能价格等方面都是较为合理的独立电源系统，已经成为满足人类社会长期能源需要、解决偏远离网地区供电问题的优先选择。风光互补独立供电系统由小型风力发

2、电机组、太阳能电池方阵、蓄电池组、系统控制器和逆变器等几部分组成，发电系统各部分容量的合理配置对保证发电系统的可靠性非常重要。准确合理的系统配置，可以达到以最小投资成本提供可靠供电的目的。针对风光互补独立供电系统的特点，本文提出了一种新的优化匹配设计方法。本文首先概括地介绍了风光互补独立供电系统的组成及运行方式，以及风力发电机组、太阳能电池方阵、蓄电池组、控制器、逆变器的特性和基本原理。进而介绍了风光互补独立供电系统各主要部件的数学模型，主要包括风力发电机组模型、太阳能电池方阵最佳安装倾角和倾斜面上太阳辐射量计算模型、太阳能电池方阵发电量模型、蓄电池状态模型。在此基础上，本文又提出了风

3、光互补独立供电系统的优化匹配设计方法一自动寻优法，然后利用VisualC++6．0开发了一套风光互补独立供电系统的优化匹配设计软件。该软件界面友好，使用方便。可以根据用户的用电负荷特征以及资源状况为用户提供优化的系统配置，包括风力发电机组容量、太阳电池组件容量和串并联数、蓄电池容量和串并联数以及系统的初投资概算，此外还可以计算太阳能电池方阵最佳安装倾角和光伏方阵倾斜面上的太阳辐射量等。本文应用该软件对内蒙古满洲里市某居民家庭用电风光互补独立供电系统进行了优化匹配设计，并分析了系统投资回收期和环境效益。系统的投资回收期说明该系统在经济上是可行的；将风光互补独立供电系统与常规能源发电系统在

4、环境效益方面进行比较，得出该系统所创造的节能效益和环境效益是相当可观的，值得大力推广和应用。关键词：风力发电，光伏发电，用电可靠性，最小初投资，优化匹配设计山东建筑大学硕士学位论文TheOptimumMatchDesignofStand—aloneHybridWind／PVPowerSystemFangYan(HVACEngineering)DirectedbyMaJinhuaABSTRACTIntoday'sworld，withtheimprovementofpeople'slivingstandardsandtechnologicaladvances，peoplewereincre

5、asinglyd印endentonelectricity．Intheareasfarfrompowergrids，suchasthetroopborderposts，therelaystationsofthepostsandtelecommunications，thesignalstationofroadsandrailways，theworkstationsofgeologicalexplorationandfieldwork，theherdsmeninremoteareasa11neededindependentpowersystemswithlow-costandhighreli

6、ability．Itwasprovedbypracticethatthestand—alonehybridWind／PVpowersystemWasmorereasonableindependencepowersupplysystemintheallocationofresources，technicalprogramandperformancepriceaspects，whichhadbecomethesuperiorchoicetomeetthelong·termenergyneedsofhumansocietyandtosolvethepowersupplyquestionsof

7、theareasfarfrompowergrids．Thestand—alonehybridWind／PVpowersystemWascomposedofsmallwindturbine，solarphotovoltaicpanels，batteries，systemcontrollerandinverter．Toensurethesystemreliability,rationalallocationofpowersystemwasveryi