基于“遺傳-蟻群”智能算法的復(fù)合能源系統(tǒng)仿真和優(yōu)化.pdf

1、本文針對(duì)獨(dú)立“風(fēng)-光”互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中普遍存在的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組件容量配置不合理的現(xiàn)象,提出了一種基于系統(tǒng)組件模型仿真和“遺傳-蟻群”智能優(yōu)化算法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)及組件容量的優(yōu)化方法,以保證系統(tǒng)在滿(mǎn)足一定負(fù)載失電率的前提下,使系統(tǒng)成本達(dá)到最優(yōu)。并在此基礎(chǔ)上加入柴油發(fā)電機(jī)以構(gòu)成“風(fēng)-光-柴-蓄”復(fù)合能源發(fā)電系統(tǒng),對(duì)其運(yùn)行控制策略進(jìn)行分析及設(shè)計(jì),以達(dá)到進(jìn)一步降低系統(tǒng)蓄電池更換成本、提高負(fù)載供電可靠性的目的。本文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　

2、 1.對(duì)光伏發(fā)電的基本原理、太陽(yáng)電池的I-V、P-V特性進(jìn)行了分析。介紹了目前應(yīng)用較為廣泛的一系列太陽(yáng)電池的仿真模型,并分析了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。引入了一種基于太陽(yáng)電池制造商數(shù)據(jù)的光伏陣列的仿真模型,并對(duì)影響光伏陣列性能表現(xiàn)的兩個(gè)主要因素:日照強(qiáng)度及溫度進(jìn)行了精確的數(shù)學(xué)建模,最后給出了光伏陣列發(fā)電量的計(jì)算方法。
　　 2.介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行原理,對(duì)目前幾種常用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的仿真模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析,在此基礎(chǔ)上根據(jù)系統(tǒng)所選用

3、風(fēng)機(jī)的功率曲線(xiàn)設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的風(fēng)機(jī)仿真模型,并介紹了風(fēng)機(jī)發(fā)電量的計(jì)算方法。
　　 3.在分析鉛酸蓄電池工作原理基礎(chǔ)上,介紹了蓄電池特性研究中的一些主要參數(shù),并結(jié)合對(duì)目前較為常用的一些蓄電池模型的優(yōu)、缺點(diǎn)的分析,建立了一種簡(jiǎn)單、可靠的蓄電池充、放電模型,模型中考慮了溫度變化對(duì)蓄電池荷電狀態(tài)和端電壓的影響,使得該模型可以更加精確地預(yù)測(cè)蓄電池的實(shí)際性能表現(xiàn)；
　　 4.利用Matlab/Simulink仿真工具對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光

4、伏陣列及蓄電池的仿真模型進(jìn)行了建模研究,將風(fēng)機(jī)和光伏陣列的仿真結(jié)果與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,并使用平均偏差(MBE)、均方根誤差(RMSE)和相對(duì)誤差(Erel)對(duì)模型的精度進(jìn)行了檢驗(yàn)；
　　 5.分析了現(xiàn)有獨(dú)立可再生能源供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式及其優(yōu)、缺點(diǎn),根據(jù)系統(tǒng)安裝地點(diǎn)的實(shí)際情況選取了直流母線(xiàn)系統(tǒng)作為本文中系統(tǒng)構(gòu)成方式。對(duì)目前一些常用的系統(tǒng)優(yōu)化算法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析,在考慮最小負(fù)載失電率(LPSP)和最小系統(tǒng)能量均攤成本(LCE

5、)的前提下,提出一種基于“遺傳-蟻群”智能優(yōu)化算法的“風(fēng)-光”互補(bǔ)復(fù)合能源供電系統(tǒng)的優(yōu)化方法,并利用珠海地區(qū)2007年所測(cè)得的小時(shí)風(fēng)速和日照數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)中光伏陣列、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、蓄電池組的容量以及光伏陣列傾角和風(fēng)機(jī)塔架高度等結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化；
　　 6.參照系統(tǒng)優(yōu)化所得的結(jié)果在廣東省珠海市竹洲島上建設(shè)了一套容量為3kW的“風(fēng)-光”互補(bǔ)供電系統(tǒng)。加入了柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)以構(gòu)成“風(fēng)-光-柴-蓄”復(fù)合能源系統(tǒng),并在對(duì)目前常用的系統(tǒng)運(yùn)行控制策

6、略的進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,提出了一種提高系統(tǒng)供電可靠性和延長(zhǎng)蓄電池使用壽命的柴油機(jī)運(yùn)行控制策略；
　　 7.對(duì)系統(tǒng)中各組件的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)進(jìn)行了監(jiān)測(cè),并通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將系統(tǒng)中各組件的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)保存下來(lái),與仿真模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,并利用均方根誤差RMSE對(duì)仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)之間的差異進(jìn)行了分析,進(jìn)一步驗(yàn)證本文中所建立的組件模型的精確性。此外通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中各組件的月平均發(fā)電量以及蓄電池組荷電狀態(tài)的分布概率的分析驗(yàn)證系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果的合