光伏發(fā)電運行控制及效益評估研究.pdf

1、隨著能源緊缺、環(huán)境污染以及氣候變暖等問題的日益嚴重，可再生能源的大規(guī)模開發(fā)和利用已成為世界各國研究的熱點和焦點。太陽能與其他可再生能源相比具有能量取之不盡且不受地域限制，沒有噪聲、建設(shè)周期短等特點。因此，世界上許多國家都將大規(guī)模開發(fā)和利用太陽能作為能源可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。光伏發(fā)電是太陽能開發(fā)利用的最主要的方式之一，而光伏發(fā)電的發(fā)展趨勢則是并網(wǎng)發(fā)電。本論文圍繞光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行控制策略以及光伏電站的運行性能及綜合效益評估展開深入的研究

2、，主要研究內(nèi)容包括:光伏發(fā)電并網(wǎng)運行控制;光伏發(fā)電與混合儲能協(xié)調(diào)控制策略;光伏發(fā)電與電動汽車充電協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度;光伏電站運行性能與綜合效益評估。具體的研究內(nèi)容和取得的成果主要包括:
　　(1)光伏發(fā)電并網(wǎng)運行控制策略研究。分析了光伏電池陣列在陰影條件下的多峰值輸出特性，針對光伏陣列在陰影條件下存在多個局部最大功率點的實際情況，提出了一種改進的全局掃描法，能夠快速準確地跟蹤到全局最大功率點;對光伏并網(wǎng)逆變控制策略進行了研究，提出了一種

3、基于微分進化算法的并網(wǎng)逆變控制策略，仿真結(jié)果表明該控制方法能夠明顯降低光伏并網(wǎng)逆變器輸出波形的諧波畸變率，改善光伏并網(wǎng)電能質(zhì)量;分析了光伏并網(wǎng)發(fā)電防孤島保護控制的原理和方法，在此基礎(chǔ)上提出了一種組合式的孤島檢測方法，能夠很好的避免孤島的誤判;最后，對光伏電站低電壓穿越控制策略進行了仿真研究。
　　(2)光伏發(fā)電與混合儲能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略研究。首先介紹了超級電容與蓄電池的特點，建立了相應(yīng)的數(shù)學模型，分析了超級電容和蓄電池組成的混合

4、儲能系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，建立了含混合儲能的光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型，基于混合儲能系統(tǒng)的能量分配，研究了光伏發(fā)電輸出功率波動的抑制策略，仿真結(jié)果表明采用的控制策略能夠使光伏發(fā)電輸出功率的波動程度明顯降低，合理有效地對混合儲能系統(tǒng)進行能量分配，在避免荷電狀態(tài)越限的基礎(chǔ)上實現(xiàn)較好的平抑效果。然后對含混合儲能的光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)的并離網(wǎng)運行模式切換進行了仿真研究。針對微電網(wǎng)系統(tǒng)在孤島運行時沖擊負荷的影響，提出了一種基于超級電容模型電流預(yù)測控制

5、的沖擊負荷跟蹤補償策略。仿真結(jié)果說明采用超級電容對沖擊負荷進行跟蹤補償后，系統(tǒng)的電壓和頻率能夠在允許范圍內(nèi)波動，與傳統(tǒng)的PI控制相比，模型預(yù)測控制能夠減少逆變器輸出電流的諧波含量。
　　(3)光伏發(fā)電與電動汽車充電協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度問題研究。首先對光伏電站與電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的集成模式進行了介紹分析，然后針對光伏發(fā)電與電動汽車充電站的協(xié)調(diào)調(diào)度，建立了入網(wǎng)功率波動最小、電動汽車充電總成本最低以及電池電量最大的三目標優(yōu)化模型。對多目標優(yōu)化

6、模型的求解算法進行了研究，采用網(wǎng)格法對差分元胞遺傳多目標優(yōu)化算法進行了改進，得到一種改進的差分元胞遺傳算法。通過性能測試驗證了改進的多目標優(yōu)化算法的可行性和優(yōu)越性。采用改進的多目標優(yōu)化算法對模型進行求解，在得到的Pareto解集中通過規(guī)范值計算選擇最優(yōu)解，從而得到光伏發(fā)電與電動汽車充電協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度策略，算例的仿真結(jié)果驗證了模型和算法以及協(xié)調(diào)調(diào)度策略的有效性。
　　(4)光伏電站運行性能與綜合效益評估研究。首先研究了光伏電站運行性能