风光柴蓄混合能源系统建模与仿真优化设计

摘要

在风光柴蓄混合能源系统的配置中，存在着预测、管理、优化、控制的问题，如何设计风光柴蓄各部件的容量达到成本最优和性能要求，如何针对负载和风光资源变化调配混合能源中的能量控制达到系统稳定运行、不出现能量缺口、降低成本是风光柴蓄混合能源系统的两个关键问题。
　　本文提出采用 DIRECT(立方切割算法)对目标函数进行进行非线性优化，针对能量调度问题采用多运行模式判断方法对运行仿真过程中的能量进行了调度，对成本与性能的矛盾采用了应用系统性能指标进行约束设计。从理论建模、优化设计与仿真、智能控制与调度、软件设计与优化算法进行了深入系统的分析。具体来说本文的工作及新颖之处为：
　　1．研究了风光柴蓄混合能源系统各个部件包括柴油发电机组、太阳能电池板、风力发电机、蓄电池的物理与数学模型，根据这些模型可以计算实时太阳能辐射下和风速下的系统的实时能量分布，为仿真过程打下基础。
　　2．研究了基于DIRECT算法的仿真优化设计，对常用遗传算法、模拟退火、多Agent算法的算法特性和应用优劣进行了总结归纳，并与DIRECT算法进行了对比。
　　3．提出了在仿真基础之上的能量调度方式，包括多模式判断、节约型调度策略，讨论了在何种情况下应该由哪一种供电电源进行了供电能够节省成本。
　　4．在优化设计和能量调度策略的基础上，初步开发了风光柴蓄混合能源系统实时仿真软件系统和软件监控系统，使得可以仿真逐小时的能量调配与分布，得到系统各部件运行模式，模拟监控运行状态。
　　5．对油电混合模式，非油电混合模式，单一光伏板供电、风光混合发电进行了仿真对比，指出了成本与性能之间的矛盾，提出了应用系统性能参数去分析配置系统。

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第一章 绪 论

1.1 风光柴蓄混合能源技术的发展

1.2 本文所涉及的风光柴蓄混合能源系统结构

1.3 本文主要工作

1.4 本论文的结构安排

第二章 风光柴蓄混合能源系统结构、部件与建模

2.1 光伏方阵模型

2.2 风力发电机模型

2.3 变频调速柴油机油耗，负载，转速建模

2.4 蓄电池组建模

2.5 逐小时气象数据获取

2.6 本章小结

第三章 混合能源系统的能量调度策略

3.1混合能源系统运行模式

3.2 一般能量调度策略

3.3 本章小结

第四章 基于DIRECT算法的风光柴蓄混合能源系统优化设计

4.1 DIRECT优化算法

4.2 优化仿真软件设计

4.3 本章小结

第五章 仿真优化设计实例

5.1 气象数据输出与功率输出

5.2 不同模式下的优化选择

5.3 性能与成本的优化选择

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文的主要贡献

6.2 下一步工作的展望

致谢

参考文献