独立新能源混合发电系统最优容量配置

摘要

目前国内很多海岛和山区等地都远离电网，而这些地方通常太阳能和风能资源都非常丰富，在此建立独立新能源混合发电系统是目前解决海岛用电问题最好方法。本文在查阅了大量国内外有关独立新能源混合发电系统设计文献的基础上，采用遗传算法，结合东澳岛的气候条件(光辐射量、环境温度、风速等)和假定的负载用电情况，对独立新能源混合发电系统的最优容量配置进行了研究，其主要研究内容如下：
　　本文首先根据项目实施地的地理状况以及气候条件，对独立新能源混合发电系统的结构进行了整体设计。并对组成混合发电系统的各部件的作用进行了详细介绍。建立了组成混合发电系统各主要部件的数学模型，主要包括风力发电机组发电量模型、光伏阵列发电量模型、蓄电池充电状态模型、柴油发电机组燃料费模型、逆变器转换效率模型等。
　　其次详细描述了光伏电池板倾斜面上光辐射量的计算方法以及风力发电机组转子处风速评估模型。文章首先描述了地球相对于太阳的地理参数以及光伏电池板安装倾角的确定方法，接着分三步描述了倾斜面光辐射量的计算方法。海岛风能资源的评估采用weibull分布方法，文章详细描述了weibull参数的计算方法。最后通过在HOMER软件中输入每月平均光辐射数据和月平均风速及其weibull分布参数后获得了一年8760小时的离散辐射数据和风速数据。
　　最后本文以发电系统最小运行成本为优化设计的目标函数，综合考虑了系统供电可靠性和污染物对环境的影响等因素，建立了基于遗传算法和系统运行控制策略的独立新能源混合发电系统最优容量配置模型。并通过在MATLAB中编写程序对系统一年逐时动态运行情况进行仿真。并将仿真结果和柴油发电系统的运行结果进行对比，论文从经济效益、供电可靠性和环境效益三方面对系统进行了对比分析。为进一步验证遗传算法仿真结果的可行性，建立了基于HOMER软件独立新能源混合发电系统的仿真，并对仿真结果进行了详细的分析。

目录

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附表索引

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外风能和太阳能发电现状

1.2.1 风力发电现状

1.2.2 光伏发电现状

1.3 国内外独立新能源混合发电系统的研究现状

1.3.1 混合系统仿真模型的研究

1.3.2 混合发电系统最优容量配置方法的研究

1.4 本文主要工作

第2章 独立新能源微电网设计建模

2.1 独立新能源混合发电系统结构

2.2 独立新能源混发电系统最优容量配置设计要求

2.3 风力发电机组

2.3.1 风力发电机的结构

2.3.2 风力发电机组输出功率的确定

2.4 光伏阵列

2.4.1 光伏电池的等效电路

2.4.2 光伏电池的特性

2.4.3 光伏组件输出功率的计算

2.5 蓄电池

2.5.1 蓄电池的基本特性

2.5.2 蓄电池容量确定

2.6 柴油机的数学模型

2.7 逆变器的数学模型

2.7.1 逆变器的工作原理

2.7.2 逆变器的选型

2.8 本章小结

第3章 太阳能和风能资源的数据处理方法

3.1 光伏电池板上的太阳辐射量的计算方法

3.1.1 地理位置参数描述

3.1.2 光伏电池安装倾角的确定

3.1.3 光伏电池板上的辐射量

3.2 风能数据的处理方法

3.3 项目实施地的新能源资源数据处理

3.4 本章小结

第4章 基于遗传算法混合发电系统容量配置设计

4.1 遗传算法(Genetic Algorithm)

4.1.1 遗传算法简介

4.1.2 遗传算法的基本运算过程

4.2 混合系统优化设计数学模型的建立

4.2.1 系统目标函数的确定

4.2.2 系统优化设计的限制条件

4.3 系统运行的控制策略

4.4 独立新能源混合发电系统优化设计步骤

4.5 遗传算法的具体操作

4.6 算法仿真结果

4.6.1 系统参数输入

4.6.2 系统优化设计的能量平衡分析

4.6.3 系统成本分析

4.6.4 环境效益分析

4.7 HOMER软件仿真结果分析

4.8 本章小结

总结与展望

参考文献

致 谢