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

1、本文針對獨立“風-光”互補發(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)在滿足一定負載失電率的前提下,使系統(tǒng)成本達到最優(yōu)。并在此基礎上加入柴油發(fā)電機以構(gòu)成“風-光-柴-蓄”復合能源發(fā)電系統(tǒng),對其運行控制策略進行分析及設計,以達到進一步降低系統(tǒng)蓄電池更換成本、提高負載供電可靠性的目的。本文的主要工作及創(chuàng)新點如下:
　　

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

3、風機的功率曲線設計了一種改進的風機仿真模型,并介紹了風機發(fā)電量的計算方法。
　　 3.在分析鉛酸蓄電池工作原理基礎上,介紹了蓄電池特性研究中的一些主要參數(shù),并結(jié)合對目前較為常用的一些蓄電池模型的優(yōu)、缺點的分析,建立了一種簡單、可靠的蓄電池充、放電模型,模型中考慮了溫度變化對蓄電池荷電狀態(tài)和端電壓的影響,使得該模型可以更加精確地預測蓄電池的實際性能表現(xiàn)；
　　 4.利用Matlab/Simulink仿真工具對風力發(fā)電機、光

4、伏陣列及蓄電池的仿真模型進行了建模研究,將風機和光伏陣列的仿真結(jié)果與實際測量數(shù)據(jù)進行了對比,并使用平均偏差(MBE)、均方根誤差(RMSE)和相對誤差(Erel)對模型的精度進行了檢驗；
　　 5.分析了現(xiàn)有獨立可再生能源供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式及其優(yōu)、缺點,根據(jù)系統(tǒng)安裝地點的實際情況選取了直流母線系統(tǒng)作為本文中系統(tǒng)構(gòu)成方式。對目前一些常用的系統(tǒng)優(yōu)化算法的優(yōu)缺點進行了分析,在考慮最小負載失電率(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-光”互補復合能源供電系統(tǒng)的優(yōu)化方法,并利用珠海地區(qū)2007年所測得的小時風速和日照數(shù)據(jù)對系統(tǒng)中光伏陣列、風力發(fā)電機、蓄電池組的容量以及光伏陣列傾角和風機塔架高度等結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(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了一套容量為3kW的“風-光”互補供電系統(tǒng)。加入了柴油發(fā)電機系統(tǒng)以構(gòu)成“風-光-柴-蓄”復合能源系統(tǒng),并在對目前常用的系統(tǒng)運行控制策

6、略的進行分析的基礎上,提出了一種提高系統(tǒng)供電可靠性和延長蓄電池使用壽命的柴油機運行控制策略；
　　 7.對系統(tǒng)中各組件的實時工作狀態(tài)進行了監(jiān)測,并通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將系統(tǒng)中各組件的實時運行數(shù)據(jù)保存下來,與仿真模型的計算結(jié)果進行了對比,并利用均方根誤差RMSE對仿真結(jié)果與實測數(shù)據(jù)之間的差異進行了分析,進一步驗證本文中所建立的組件模型的精確性。此外通過對系統(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證系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果的合