间歇式可再生能源发电系统控制策略及应用研究

摘要

风能、太阳能资源是一种绿色可再生资源,储量巨大。但风能、太阳能都属于间歇式能源,与传统能源的发电系统相比,间歇式可再生能源电系统受自然条件的制约,其输出功率也具有很大的随机性,不遵循主观调度原则。大量的间歇式可再生能源发电系统直接接入电网会对电网的稳定运行带来严重的影响。本文主要研究间歇式可再生能源发电系统的实时控制技术以及储能装置与间歇式可再生发电系统的协调出力控制,构建了微电网内带储能装置的并网间歇式可再生能源发电系统的负荷动态优化分配数学模型。
　　 首先建立了光伏电池的数学仿真模型,分析了光伏电池的电气特性,构建了带储能装置的可调度式并网光伏发电系统。结合可调式并网光伏发电系统的特点,设计了适用于可调度式并网光伏发电系统MPPT控制的双占空比控制方法;根据光伏阵列和储能装置的输出特点,设计了可调度式并网光伏发电系统的能量管理控制策略,研究了光伏阵列与储能装置的协调出力控制技术,使系统可以维持输出的功率的相对稳定,并网后对电网的影响很小。
　　 结合风力发电的发展现状与发展趋势,分析了直驱式永磁同步发电风力发电系统组成结构和运行原理,建立了包括风速模型、风机的空气动力模型、变桨机构模型以及基于d-q旋转坐标系下永磁同步发电机的数学模型。提出了直驱式永磁同步风力发电系统的混杂自动机控制结构模型;根据风力发电系统的输出功率随机性变化大的特点,提出了可调度式并网风力发电系统的能量管理控制策略,研究了风力发电系统与储能装置的协调出力控制控制技术,保证了系统的输出功率相对稳定,提高输出电能的质量。
　　 根据我国自身电力发展的状况,构建了适应于我国电力发展方向的微电网结构。分析了微电网内带储能装置的并网间歇式可再生能源发电系统的负荷动态优化问题,建立了微电网孤岛运行模式下微电网的最小发电成本数学模型。通过遗传算法(GA)优化,实现微电网内发电成本进行优化控制,以达到满足负荷需求情况下的最小发电成本的目的。