基于风力-PVT-燃料电池的微型热电联供系统优化与控制研究

摘要

热电联供微网系统是解决当下能源危机的一项重要技术，高效的能源利用率，种类繁多的分布式单元为联供系统的组建提供了多种类的选择。本文选择建立基于风力-PVT-燃料电池-电解装置的热电联供微网系统，旨在实现能源的节约和环境的保护。但由于风力、光伏发电因环境因素带来的发电随机性、波动性和间歇性的特点，以及负载需求的季节性和阶段性特点，使得系统的容量配置成为研究重点。本文对系统20年全寿命周期下，如何优化配置各单元容量，在满足系统热电负载需求的同时最小化系统运行成本进行研究。
　　本研究主要内容包括：⑴介绍研究当下我国面临的能源问题和背景，提出基于风力、PVT、燃料电池等新能源为基础的热电联供微网系统是解决当下能源问题的一种重要手段。⑵设计PVT热电联供系统，对当下已有的PVT系统进行优化；控制 PVT系统水循环速率达到最优集热效率，通过热力学第一定律综合效率来评价系统的综合效率，通过对比独立型热水器系统与PV光伏系统来评判系统的优点。⑶研究热电联供系统最优容量配置问题，对热电联供微能系统中的各单元进行建模，以NASA气象数据库为依据，获取特定区域的气象资料，并对实时风力光照资源进行分析；提出了以电定热的运行模式，通过分析风力、光伏实时发热电输出与热电负荷需求的不同，建立供需平衡关系式；对系统整体运行策略进行分析，并由此推导出燃料电池、制氢装置的容量的计算公式，以及各分布式单元容量范围。进而建立以最小投资成本为优化目标的目标函数，为接下来具体算法的选择和最优容量配比的计算提供依据。⑷通过对比各类算法的特点，选择了自适应型改进型粒子群算法（PSO）作为本文求解最优配比的算法。运用已建立的目标函数作为优化适应度函数来求解最优配比，最后对最优配比下的热电联供系统从成本、实时供需状况、及环保性等多条件下的可行性分析；并选择系统某一时间段运行状况，详细分析系统中各单元如何相互配合来满足用户热电负载平衡。综合多个方面对系统进行了分析和评估，证明系统的有效性及合理性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.3 研究现状

1.4 研究内容和思路

第二章 PV/T光伏热电联供系统的效率优化

2.1 引言

2.2 PVT系统介绍与设计

2.3 系统能源效率评价

2.4 实验结果

2.5 变流型PVT

本章小结

第三章 风/光/燃/储热电联供系统建模

3.1引言

3.2 热电联供系统模型

3.3 气象资料的获取

3.4 热电联供系统设计与容量确定

本章小结

第四章 基于PSO算法的热电联供系统容量优化配置

4.1 引言

4.2系统目标函数与经济分析函数的建立

4.3 PSO算法的简介与选择

4.4 结果分析

4.5 优化调度分析

本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间的科研成果