基于风光互补的独立微网系统容量优化

相比单一的光伏或风能独立供电系统,风光互补发电系统利用风能和太阳能的互补特性,其输出功率波动小,能很好地适应环境的变化。针对独立风光柴储微电网电源容量优化配置问题,建立了设备初始投资成本、运行和维护成本、燃料成本和污染物治理费用经济性模型,同时在优化过程中引入了停电惩罚费用与能量浪费惩罚费用模型,以总投资最少为目标函数,以供电可靠性、风光互补、蓄电池充放电次数等为约束条件,采用遗传算法探讨系统中各个电源在给定调度策略下最优容量配置。该方法充分利用风光互补特性,只需较小的蓄电池和柴油发电机容量即可保证高供电可靠性,并减少了蓄电池的充放电次数和放电深度。算例验证了模型和算法的合理性。     

一种并网型风光互补发电系统的建模与仿真

分析了风光互补发电系统的技术优势,设计了基于固态变压器结构的并网型风光互补发电系统。分别建立了光伏系统,风力发电系统,超级电容和蓄电池的模型,并分析各环节的控制策略,提出了基于平均功率的储能设备容量配置方法。仿真结果表明,该系统能模拟风光互补系统在不同模式下的运行特性,可以有效降低功率波动和维持电压稳定,并能在低光照强度、低风速等情况下为系统提供短时能量支撑。     

偏远山区风光水储互补发电系统容量优化配置

贵州省现有众多小水电仅靠汛期发电,全年不能经济高效运行。针对该问题,结合该省丰富的太阳能资源和风能资源优势,在现有小水电基础上加入风力发电和光伏发电,并配置蓄电池储能部件,构建风光水储互补发电系统。基于HOMER仿真软件研究发电系统在离网模式和并网模式下的最优容量优化配置方案,并探究系统联合发电的成本和经济性。研究结果表明:发展离网型风光水储互补发电系统投资成本高,回收期长,但若以满足偏远山区用电需求为目的,此互补系统仍具有必要性和可行性;发展基于小水电的并网型互补发电系统,由于不需考虑蓄电池其投资成本大大降低,具有较好的经济性。     

并网运行风/光/储微电网容量配置双目标优化

目前关于微网电源容量配置的研究主要针对独立运行情况,虽配置结果可保证系统运行的可靠性,但增加了冗余投资。针对并网运行的风/光/储微电网,制定了其运行策略,分别建立了微网经济性和供电可靠性模型,采用多目标模拟退火粒子群优化算法求取模型的最优解集,得到了微网中风力和光伏发电及储能系统容量配置方案。结果表明,相比于独立运行,在相同的可靠性要求下,以并网运行的角度配置风/光/储微电源容量关系,可明显降低微网投资成本。     

风光互补发电系统的能量管理

为了合理调度风光互补发电系统的能量,并且使风光互补发电系统安全稳定运行,通过调节系统运行方式,实现风光互补发电系统能量平衡。控制光伏电池始终运行在MPPT模式,风力发电系统根据光伏输出功率及负载和蓄电池的需求选择运行方式。将蓄电池电流及负载电流之和与光伏电池输出电流做差作为风力发电控制器的输入给定,经过PI调节后,产生PWM信号控制DC/DC变换器的占空比,实现风力机的功率跟踪控制。仿真结果表明在外界环境变化时系统能够及时准确地响应,满足负载需求,体现了风光互补发电的可靠性。     

基于可靠性的微网容量最优配置

针对风/光/储独立供电微网,提出一种基于可靠性的最优容量配置方法。首先,考虑风速和光照强度的随机性,分别建立风力发电机、光伏阵列以及蓄电池的数学模型;在此基础上建立包含设备投资费用、运行维护费用、蓄电池重置费用以及系统可靠性和能量过剩率指标的优化配置模型,并确定约束条件;其次,采用改进粒子群优化算法对微网容量优化问题进行求解。在MATLAB环境下编程实现微源最优配置方案,结果表明优化后的微网不仅保证了系统供电可靠性,而且节省了经济成本。     

并网型风光储互补发电系统容量优化配置

本文利用蓄电池和超级电容具有的互补性,将蓄电池和超级电容混合储能应用于并网型的风光互补发电系统中,使风光互补发电系统满足电网的调度和规划要求。以系统成本最小为优化目标函数的HOMER仿真软件运算,对风光蓄发电系统容量进行初级优化。结合初级优化得出的蓄电池容量,利用遗传算法对蓄电池和超级电容混合储能系统进一步优化,从而获得最优系统容量优化配置。结合实例验证仿真和算法的合理性和可行性。     

基于LQ-GSA的独立型微网容量优化配置

独立型微网容量优化配置是微网规划建设中的重要环节,文中提出一种基于莱维飞行的量子引力搜索算法(LQ-GSA)对独立型微网系统中的风力发电、光伏发电和蓄电池容量进行优化配置。在保证系统供电可靠性和新能源消纳的基础上,建立以平准化能源成本为优化目标的独立型微网容量优化配置模型,通过引入收缩扩张系数动态调整策略和莱维飞行改进量子引力搜索算法以增强算法的全局寻优能力。利用文中所建立的模型进行仿真分析,并与其他万有引力搜索算法和粒子群算法结果比较,算例结果表明所提算法具有较高的求解精度和稳定性,能够保证独立微网系统的经济可靠运行。     

考虑负荷不确定性条件下的多能发电系统功率预测研究

风力发电和光伏发电的出力不稳定特性给电力系统的安全稳定运行带来巨大挑战。基于风、光、水、火、储在不同时间尺度上的互补性特点,以实现系统经济性最优、系统可靠性最好和风光发电量最大为目标,综合考虑系统功率平衡及限制能量浪费等约束条件下,建立了风、光、水、火、储容量优化配置模型。提出了一种高效的子目标函数归一化方法,以实现多目标优化对单目标优化的转化,并利用粒子群算法求解相应的目标函数。最后,实例验证了提出的多能互补系统容量优化配置方法的有效性。此外,还分析了风电、光伏发电功率及负荷需求功率不确定性波动对优化配置结果的影响,验证了所提方法的鲁棒性。     

基于CO_2排放量的风光互补发电系统容量优化配置

风光互补发电系统的容量配置关系到系统的成本和减排效益等。按照系统全生命周期考虑,分别建立了风力发电机、光伏电池板和蓄电池组在各个阶段CO_2排放量的计算模型,给出了风光互补发电系统CO_2排放量的计算公式;在系统成本、功率输出波动性、互补优越性和备用容量等约束条件下,以CO_2排放量最少为优化目标,对风光互补发电系统的容量进行优化配置;最后,以某地区风光互补发电系统为例对其容量进行配置,结果验证了该方案的可行性。     

分布式可再生能源发电系统研究

为研究太阳能、风力等可再生能源的互补发电,提出了基于直流总线的小规模分布式发电系统的实验平台。该平台由太阳能发电、风力发电、蓄电池、飞轮、公用电网并网和负载等6个单元构成。各单元仅通过直流总线联接,自主控制。发电系统可在独立和并网两种运行模式之间在线自动平滑切换。其中,风力、太阳能发电单元成功实现了最大功率点追踪控制,飞轮单元有效补偿了直流总线电压的高频波动,电池单元解决了负载和发电单元之间的电力供需矛盾,并网单元解决了负载和发电系统之间的电力供需矛盾。通过实验验证,该发电系统在两种运行模式以及在运行模式切换时均能稳定、可靠地工作,直流总线的电压稳定在325～375V之间。     

含电动汽车充电站的风光互补系统容量优化配置

电动汽车与新能源的综合利用是当前研究的热点问题。在微电网模式下,如何确定电动汽车充电基础设施与风光互补系统的容量配比,是值得探讨的问题。在考虑电动汽车用电需求的前提下,同时发挥电动汽车换电模式所具备的储能能力,以系统投资成本、运行成本和电量不足损失成本综合最低为目标,并考虑风光系统、充放电机和动力电池的约束条件,构造了一种含电动汽车充电站的风光互补系统容量优化配置模型。采用微分进化算法求解,可获得含风机、光伏电池、动力电池和充放电机的最优容量配置结果。最后,针对某地区的系统规划算例进行了求解与分析,结果验证了模型的合理性。     

考虑风/光/水/储多源互补特性的微网经济运行评价方法

针对风能、太阳能短期波动大,水能短期波动小的特点,通过分析风、光、水资源之间的互补特性,提出了一种包含风、光、水、储的互补微网优化配置方法,建立了互补特性对微网经济运行影响的评价体系。该方法以储能容量、微网设备安装成本与系统运行维护成本为目标,以系统容量、分布式发电比例与蓄电池充放电特性为约束,基于自适应遗传算法,得到最优风、光、水等分布式电源容量以及该条件下的储能系统配置容量。通过灵活调整分布式电源组合方式及分布式发电比例,得到不同配置下的储能系统配置容量及微网经济运行评价指标。结果表明:当风、光、水3种分布式电源出力具有互补性时,系统储能容量明显减小,同时微网经济效益达到最优。     

组合蓄能独立式风力发电系统

提出了一种全新的采用组合蓄能方式的独立式风力发电系统.该风力发电系统采用电解水制氢与蓄电池相结合的组合蓄能方式,能够实现连续稳定自治运行且零排放、无污染,克服了采用单一蓄电池蓄能方式的系统或无法连续运行或需借助有污染的柴油机组辅助发电、或因采用泻荷装置而使系统效率过低等一系列问题.为优化系统的运行并准确估算系统元件的规...     

双模式逆变器无缝切换控制策略的仿真分析

风力发电中,为了保证重要负载的不间断供电及电网故障时风电系统的及时脱网,就需要使逆变器能够在离网与并网双模式下平滑切换。故分别设计了逆变器离网与并网模式的控制策略,实现了离网运行时重要负载正常工作,并网运行时单位功率因数并网,在此基础上以减少两种模式切换过程中的电压电流冲击为目标,设计了两种模式的无缝切换方法,最后通过仿真验证了设计的正确性和合理性。     

考虑风电消纳的电热混合储能系统优化定容方法

大规模风电并网影响了电力系统的安全稳定运行,导致电网出现弃风现象,限制了风电的发展。考虑电力系统与热力系统的协调运行,使用电热混合储能系统与电网进行电量交换可以有效提升风电消纳水平,文章提出了一种考虑风电消纳的电热混合储能系统优化定容方法。首先,基于历史风电数据对风电功率建模,获得满足并网要求的目标并网风电功率;随后,采用电储能、电锅炉和储热设备组成电热混合储能系统,建立考虑电热混合储能系统运行约束,以系统总成本最低为目标的优化定容模型,并求解出电热混合储能系统的经济优化定容结果;最后,使用某电热综合能源系统的实测数据进行仿真计算,算例结果验证了所提方法对电热混合储能系统优化定容的有效性,在提高系统风电消纳能力的情况下保证了系统整体的经济效益。     

基于重力储能的风光储联合发电系统容量规划与评价

合理规划风电场、光伏电站和储能的容量是保证风光储联合发电系统经济性及可靠性的前提。提出一种依托山体的重力储能形式,联合风电场、光伏电站,建立以系统成本最小为优化目标的并网型风光储联合发电系统容量优化规划模型。然后,提出风光互补特性、供电损失率、系统贡献率等评价指标,用以衡量容量优化规划结果。在算例中,基于分时电价场景,对考虑重力储能、蓄电池储能、压缩空气储能等不同储能形式的规划模型进行仿真对比。通过利用熵权法定权的秩和比评价方法对考虑不同储能形式的容量规划结果排序评价,验证了所提模型的科学性及有效性。     

基于风光互补供电的监测设备供电电源

提出了一种太阳能供电和风能供电相结合的供电方案,平时供电以太阳能和蓄电池为主,风能发电作补偿。采用垂直轴结构的叶轮和泄流电路解决了风能发电转速不稳定的缺点。电路能自动调整供电状态及电池充放电状态,保证在线监测设备的长期稳定地工作。     

风光储联合发电系统中的储能系统调度策略研究

随着风力、光伏发电,以及储能技术的发展与应用,构建大规模风光储联合发电系统接入电网已成为可能.其中,储能设备的调节控制对联合发电系统尤为重要.基于修正计划出力的方法,提出一种储能系统充放电控制策略,使得联合发电系统供给电网的有功功率波动尽可能最小;通过仿真说明控制策略有效性,利用风光储联合系统供电可靠性指标,分析指标与系统容量配置的关系,提出容量配置优化方法.     

光伏与微型燃气轮机混合微网能量管理研究

在分析光伏发电和微型燃气轮机动态模型及运行特性的基础上,研究了光伏与微型燃气轮机混合微网能量管理策略。基于光伏与负荷功率波动的频率特性,提出了变步长时间序列法预测光伏与负荷功率,控制微型燃气轮机输出。为了保证混合微网运行的可靠性和提高蓄电池的运行效率和工作寿命,提出了模块化的储能蓄电池管理模型。混合微网并网运行时,利用可控的微型燃气轮机平滑光伏功率波动,使混合微网成为一个可调度的功率源;孤岛运行时,储能蓄电池与微型燃气轮机共同补偿光伏与负荷功率的差额,实现微网的稳定运行。采用PSCAD/EMTDC和Matlab联合仿真,证明了本文提出的能量管理策略的正确性,同时可有效减小储能设备配置容量。