光伏發(fā)電運(yùn)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(yán)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(diǎn)和焦點(diǎn)。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(diǎn)。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(yùn)行控制策略以及光伏電站的運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(gè)局部最大功率點(diǎn)的實(shí)際情況，提出了一種改進(jìn)的全局掃描法，能夠快速準(zhǔn)確地跟蹤到全局最大功率點(diǎn);對光伏并網(wǎng)逆變控制策略進(jìn)行了研究，提出了一種

3、基于微分進(jìn)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(hù)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(jìn)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(diǎn)，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)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?fù)浣Y(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(jìn)行能量分配，在避免荷電狀態(tài)越限的基礎(chǔ)上實(shí)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(yùn)行模式切換進(jìn)行了仿真研究。針對微電網(wǎng)系統(tǒng)在孤島運(yùn)行時(shí)沖擊負(fù)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(fù)荷跟蹤補(bǔ)償策略。仿真結(jié)果說明采用超級電容對沖擊負(fù)荷進(jìn)行跟蹤補(bǔ)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(jìn)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(biāo)優(yōu)化模型。對多目標(biāo)優(yōu)化

6、模型的求解算法進(jìn)行了研究，采用網(wǎng)格法對差分元胞遺傳多目標(biāo)優(yōu)化算法進(jìn)行了改進(jìn)，得到一種改進(jìn)的差分元胞遺傳算法。通過性能測試驗(yàn)證了改進(jìn)的多目標(biāo)優(yōu)化算法的可行性和優(yōu)越性。采用改進(jìn)的多目標(biāo)優(yōu)化算法對模型進(jìn)行求解，在得到的Pareto解集中通過規(guī)范值計(jì)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(yàn)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(yùn)行性能與綜合效益評估研究。首先研究了光伏電站運(yùn)行性能