独立型风光储发电系统容量配置的优化研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20121100333硕士学位论文学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：控制理论与控制工程论文题目：独立型风/光/储发电系统容量配置的优化研究英文题目：StudyonCapacityConfigurationOptimizationoftheIndependentWind/PV/StorageGenerationSystem学生姓名：付燕杰导师姓名：胡林静二○一五四月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要风能、太阳能等新能源的开发利用已成为当今解决能源需求的重要途径之一，风/光/储联合发电

2、系统利用风能与太阳能的互补性，可以大大改善单一发电系统的不足，具有广泛的应用前景。在我国风能与太阳能资源非常丰富的偏远地区，采用独立型风/光/储发电系统进行供电是非常合适的选择，而能否合理地配置发电系统各部分的容量，对发电系统的可靠性与经济性有很大影响。本文先简要介绍了独立型风/光/储发电系统的应用背景及国内外研究现状，在此基础上以二连浩特某牧区为研究背景，提出了独立型风/光/储发电系统的容量配置优化设计方案。首先，在对独立型风/光/储发电系统中风力发电机组、光伏阵列和蓄电池组的工作原理进行分析的基础上，建立了各部分的出力模型

3、，包括采用双参数威布尔分布的风速模型、简化的光伏电池模型和Kinetic蓄电池模型。并且提出了发电系统的能量调度策略。其次，将发电系统的容量配置看作一个多目标优化问题，并用年负载缺电率（LPSP）衡量系统可靠性，全寿命周期成本（LCC）衡量系统经济性，建立以LPSP和LCC为双优化目标，以发电设备的选型、系统备用容量、蓄电池寿命等为约束条件的容量配置优化模型。以此为基础，选取二连浩特50户牧民的生活用电作为负荷，并收集当地风能、太阳能资源数据，采用基于模拟退火的粒子群优化算法，在MATLAB中进行仿真。优化仿真时在粒子群算法中

4、引入权重系数改善算法寻优能力，通过能量调度策略调节能量在系统内的合理流动，进而求取LPSP与LCC，并且通过非支配排序解决双目标优化问题。优化算法的仿真结果为负载缺电率得0，可以满足系统的可靠性，在此基础上选择经济性最优的方案即为最佳配置方案。最后，在HOMER软件中搭建发电系统的模型，以经济性为优化目标，对系统进行容量配置优化，得到较优的配置方案。对两种不同优化方法的配置方案进行对比分析，结果表明两种方法均可以解决独立型风/光/储发电系统的容量优化配置问题，且结果基本一致。相比而言，采用基于模拟退火的粒子群优化算法的配置方案

5、，具有更加优良的可靠性与经济性。综上所述，本课题研究可为解决偏远地区独立电网建设中的容量配置问题提供关键技术及实践依据。关键词：风/光/储发电系统；粒子群算法；容量配置；优化I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractDevelopmentandutilizationofwind,solarandothernewenergysourceshasbecomeanimportantwaytosolveenergydemands.Thewind/PV/storagehybridgeneratingsystemsusingthecom

6、plementarityofwindandsolarenergy,cangreatlyimprovethelackofasinglepowergenerationsystemwithawiderangeofapplicationsprospects.EspeciallyinremoteareasofChinawherewindandsolarresourcesareveryrich,itisveryappropriatetogenerateelectricitywithanindependentwind/PV/storages

7、ystem.Whethercanreasonablyallocatethecapacityisrelatedtothereliabilityandeconomyofthepowersystem.ThisarticledescribesbackgroundandthepresentresearchsituationinChinaandabroadoftheindependentwind/PV/storagesystem.BasedonapasturingareainErlianhot,thecapacityconfigurati

8、onoptimizationofthesystemisproposed.First,theoperationalprinciplesofwindturbines,solararraysandbatteriesinthepowergenerationsystemareanaly