一種新型的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、太陽(yáng)能及風(fēng)能均具有能量密度低、隨機(jī)性強(qiáng)的特點(diǎn)，所以單獨(dú)的光伏或風(fēng)電系統(tǒng)難以提供穩(wěn)定的電能輸出，加入蓄能裝置有助于改善這一缺陷，但又大大加大了系統(tǒng)的投資。如何使得光伏電池及風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)揮最大的潛能，又避免過(guò)多的投資浪費(fèi)是急需要解決的問(wèn)題。如何合理的匹配設(shè)計(jì)是充分發(fā)揮風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電優(yōu)越性的關(guān)鍵。 目前，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)配置一般采用經(jīng)驗(yàn)來(lái)估算，這往往會(huì)造成系統(tǒng)裝機(jī)容量嚴(yán)重不足或者過(guò)剩現(xiàn)象。風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立供電系統(tǒng)的優(yōu)化配置可看作一個(gè)多目

2、標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，兩個(gè)沖突的目標(biāo)是極大化供電可靠性和極小化成本。本文中，供電可靠性采用計(jì)算機(jī)軟件模擬蓄電池組一年的每日的荷電狀態(tài)值(SOC)來(lái)驗(yàn)算保證：成本的優(yōu)化采用遺傳基因算法動(dòng)態(tài)搜索模式，搜索計(jì)算出最小化系統(tǒng)配置花費(fèi)。 本文在設(shè)計(jì)風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立供電系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中需要優(yōu)化的不僅有光伏電池和蓄電池的容量，還應(yīng)該有風(fēng)力發(fā)電機(jī)種類(lèi)和容量以及光伏電池的傾角[7]。優(yōu)化目標(biāo)為系統(tǒng)安裝成本，約束條件為供電可靠性。在成本(目標(biāo))函數(shù)的最小化計(jì)算中，

3、用改進(jìn)的適應(yīng)性微觀策略的遺傳算法優(yōu)化，隨機(jī)搜索并采用選擇、交叉、變異三種基本算子在全部組合中搜索最優(yōu)化的配置。計(jì)算和驗(yàn)證表明本文采用的算法收斂，能同時(shí)優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)類(lèi)型和容量、光伏電池的容量和傾角以及蓄電池的容量，并且計(jì)算效率高。 本文首先按光伏方陣、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、蓄電池、負(fù)載、優(yōu)化指標(biāo)的順序建立了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。其中光伏方陣模型包括了太陽(yáng)輻射模型及光伏模板的電流電壓模型。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的模型由一分段能量函數(shù)表示，以便于仿

4、真[5]。儲(chǔ)能單元中蓄電池模型直接采用了前人的工作成果。等效數(shù)學(xué)模型分析表明，超級(jí)電容器能夠提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的峰值功率，優(yōu)化蓄電池的充放電電流，使其工作在良好環(huán)境中[15]。本文提出了一種無(wú)源式超級(jí)電容器和蓄電池混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用于獨(dú)立風(fēng)光系統(tǒng)中，建立了相應(yīng)的控制系統(tǒng)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于超級(jí)電容器的濾波作用，在光伏系統(tǒng)的輸出功率和負(fù)載功率大幅波動(dòng)時(shí)，蓄電池的充放電電流能夠保持在較平滑的水平，避免了因充放電電流過(guò)大而引起的容量損失和過(guò)