风光储联合供电系统容量优化及控制方法研究

摘要

全球经济的快速发展致使能源紧缺问题日益突显，如何有效开发利用可再生能源，已成为国际社会关注的热点。在风、光资源充足的地区，可以充分利用风能与太阳能资源在地域上的重合性及其在时间上的互补性，建设风光互补发电系统，再配置以储能系统来平抑功率波动，可以减少电场公用设施的单位投资，大幅度减少发电成本。
　　本课题阐述了光伏电池、风力发电装置及换流器的基本原理和数学模型，从各微源的模型结构入手，对各个模型的数学原理进行详细的推导和分析，并建立了其仿真模型，对各个微源的运行特性进行分析。
　　本文对风光储联合供电系统逆变器的控制策略进行了深入研究，并通过PSCAD/EMTDC建立了风光储联合供电系统模型。为维持供电系统电压和频率的稳定，蓄电池储能装置采用V/F控制策略；为获取可再生能源的最大利用率，风光发电单元采用PQ控制策略。在孤岛模式、并网模式及其来回切换的情况下对其运行状况进行仿真，验证了控制策略的可行性及蓄电池储能装置在联合供电系统中所起的作用。同时，通过分析超级电容器和蓄电池的储能特性，提出包含这两种储能元件的混合储能系统能量分配策略，根据全生命周期费用（LCC）理论，建立了以储能装置年均费用最小为目标，以蓄电池输出功率和系统负荷缺电率等可靠性指标为约束条件的储能容量优化模型。提出了自适应布谷鸟搜索算法，并用于求解某风光储联合供电系统的储能容量优化问题。算例结果分析显示，采用文中所述的能量分配策略和改进的自适应布谷鸟算法可以降低储能系统的成本，验证了模型及算法的正确性，为风光发电系统中混合储能容量的优化提供了参考。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2风光储联合供电系统概述

1.3论文主要研究工作

2风光储联合供电系统的建模及运行特性分析

2.1光伏系统数学建模

2.2风力发电机的模型及其运行特性分析

2.3储能系统

2.4本章小结

3微电源并网逆变器的控制

3.1逆变器原理

3.2微电源的控制策略

3.3本文所采用的控制系统的设计

3.4本章小结

4风光储联合供电系统的仿真分析

4.1不同模式的运行仿真

4.2本章小节

5混合储能容量的优化配置

5.1系统结构与原理

5.2 储能装置模型

5.3负荷缺电率的计算流程

5.4混合储能系统优化模型

5.5改进的布谷鸟算法

5.6算例分析

5.7结论

6结论及展望

6.1本文主要工作总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文情况