监督预测控制在风光互补发电系统中的应用

摘要

随着中国经济的持续高速增长，环境日益恶化能源危机凸显，环境保护和新能源技术越来越受到重视。风能和太阳能具有零污染、无辐射、分布广泛、永不枯竭等诸多不可多得的优点，成为最有发展前景的可再生能源。风光互补发电系统能很好的发挥他们时空互补特性，将间歇性的风能和太阳能通过有效的转化、存储、控制等手段，形成稳定的电力供给，是新能源领域研究与应用的前沿热点。
　　风光互补发电系统由风力发电子系统、光伏发电子系统、蓄电池组储能子系统组成。各部分单独设计、独立运行，所以必须依据风力、光强、温度和负荷的变化统筹协调，确保发电系统稳定、经济、安全、高质地运行。
　　本文首先针对风力发电的高度本质非线性特征，设计滑模控制器，使其能在全工况下都可以很好响应负荷变化。其次，设计光伏电池的变结构控制器，对其进行最大功率点跟踪(MPPT)控制，提高光伏电池转换效率，降低光伏发电成本。再次，基于风力发电优先，光伏发电配合，必要时候再用蓄电池补充的原则，设计出监督预测控制器进行智能管理。在复杂气象条件、变负荷的扰动下，合理分配子系统的发电功率。即可满足负载的需求，还可限制子系统输出功率的过大波动，保护发电系统设备。最后，反复仿真研究，验证了控制器设计的有效性与可靠性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 风光互补发电系统研究现状

1．3 监督预测控制研究现状

1．4 本文的研究内容

第2章 基础知识

2．1 滑模变结构控制理论

2．1．1 滑模变结构控制的发展历史

2．1．2 滑模变结构控制的数学描述

2．1．3 滑模变结构控制的基本要素

2．1．4 滑模变结构控制的优缺点

2．2 模型预测控制理论

2．2．1 模型预测控制的发展历史

2．2．2 模型预测控制的基础知识

2．2．3 模型预测控制的算法示例

2．3 本章小结

第3章 风光互补发电系统的数学模型

3．1 风力发电子系统的数学模型

3．2 光伏发电子系统的数学模型

3．3 蓄电池储能系统的数学模型

3．4 风光互补发电系统的数学模型

3．5 本章小结

第4章 风光互补发电系统滑模变结构控制器设计

4．1 风力发电系统滑模变结构控制器设计

4．1．1 风能充足时的工作模式

4．1．2 风能不足时的工作模式

4．1．3 工作模式的选择

4．1．4 仿真结果及分析

4．2 光伏发电系统滑模变结构控制器设计

4．2．1 光照充足时的工作模式

4．2．2 光照不足时的工作模式

4．2．3 光伏发电系统的控制策略

4．2．4 仿真结果及分析

4．3 本章小结

第5章 风光互补发电系统监督预测控制器设计

5．1 引言

5．2 问题描述

5．3 监督预测控制器设计

5．4 仿真结果及分析

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

附录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢