考虑现实场景的离网家庭供电系统电源容量的快捷计算

摘要

能源是人类社会发展的基础，由于上个世纪至今人类的过度使用，地球能源储量急剧下降，随之而来的环境污染也越来越严重。随着科技的不断进步，太阳能走入大家视线中，尤其是在电力供应方面占据了重要位置。因太阳能环保性、可持续性、广泛性等特质，越来越多的应用到电力供应方面。国务院于2014年出台能源发展战略计划，明确到2020年我国改善现行的能源架构的措施是:减少煤炭的使用，增加天然气的使用，努力在太阳能、风电等绿色能源领域大力发展。光伏发电系统一度登上能源界热门讨论话题首位。
　　国家对光伏发电的持续关注与促进，光伏发电科技技术不断提升，已经广泛应用于生活的多个方面。本文通过参阅相关文献，研究了光伏发电单元、储能单元及小柴油机的工作模型，分析了其主要构造及工作方式，通过成本数学模型及年平均电价来分析光伏系统、储能系统、小柴油机系统多种组合运行方式的经济性，通过失负荷概率来探讨各种组合系统的可靠性。光伏发电的重要特性在于自给自足，尤其是对于地理位置偏僻，光照条件丰富的地方，具有很高的推广优势。本文从实际工作的角度出发，以真实的数据作为支撑，分析了一个家庭离网后的供电策略、容量规划、经济性及供电可靠性等方面内容。
　　本文还利用代入法、枚举法、阶梯法和图表法等简洁高效的方法，对脱离电网独立运行的家庭供用电系统进行分析，研究光伏系统、柴油发电机、储能系统的对不同组合运行方式，依据不同运行方式的年平均成本和失负荷概率两个方面，选出对家庭使用最有利的供电模型和容量分配。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外太阳能光伏发电现状研究

1．3 国内外储能技术现状研究

1．4 国内外家庭供电系统容量优化现状研究

1．5 本文的主要工作

2．1 引言

2．2 家庭模型供电系统元件选择

2．3 柴油发电机单元分析

2．3．1 柴油发电机工作原理

2．3．2 柴油发电机的优缺点

2．4 光伏发电单元分析

2．4．1 光伏发电单元工作原理

2．4．2 光伏发电单元数学模型

2．4．3 光伏发电的优缺点

2．5 储能单元分析

2．6 本章小结

3．1 引言

3．2 成本函数分析

3．2．1 成本函数

3．2．2 固定成本函数

3．2．3 可变成本函数

3．2．4 柴油发电机成本成本函数

3．2．5 光伏发电成本模型

3．2．6 储能成本模型

3．2．7 组合系统年平均成本数学模型

3．3 失负荷概率

3．4 平均电价

3．5 本章小结

第4章 离网家庭发电系统容量规划

4．2．1 负荷信息数据

4．2．2 负荷信息数据分析

4．2．3 光照条件数据及分析

4．3 场景设定

4．4 场景一：仅使用光伏发电单元的容量规划

4．5 场景二：仅使用柴油发电单元的容量规划

4．5．1 设备容量规划

4．5．2 成本函数在市场价格下的简化

4．5．3 不同容量的柴油发电机年平均电价及失负荷概率分析

4．5．4 柴油发电机年平均电价与失负荷概率统计表

4．5．5 结论

4．6 场景三：柴油发电与储能系统组合单元的容量规划

4．6．1 设备容量规划

4．6．2 成本函数在市场价格下的简化

4．6．3 不同容量柴油发电机与储能系统年平均电价及失负荷概率分析

4．6．4 柴油发电机与储能系统年平均电价与失负荷概率统计表

4．6．5 结论

4．7 场景四：光伏发电与柴油发电组合单元的容量规划

4．7．1 光伏成本函数在市场价格下的简化

4．7．2 光伏设备容量规划

4．7．3 仅考虑光伏发电的年平均电价及失负荷概率分析

4．7．4 光伏设备与柴油机组合容量规划

4．7．5 光伏系统与柴油机年平均电价与失负荷概率统计表

4．7．6 结论

4．8 场景五：光伏单元和储能单元组成系统的容量规划

4．8．1 设备容量规划

4．8．2 光伏发电与储能系统年平均电价与失负荷概率统计表

4．8．3 对极端气候因素的考虑

4．8．4 结论

4．9 关于储能系统的一点思考

4．9．1 储能储存电量变化过程分析

4．9．2 结论

4．10 本章小结

第5章 考虑极端天气的光伏储能柴油机系统容量规划

5．1 引言

5．2 各类系统年平均电价与可靠性优劣分析

5．3 离网家庭发电模型最优容量决策

5．3．1 组合系统容量规划

5．3．2 组合系统最优容量决策

5．4 本章小结

6．1 研究结论

6．1．1 离网家庭发电系统发展面临的问题

6．1．2 解决离网家庭发电系统面临问题的措施

6．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文