《风-光-抽蓄复合发电系统的建模与优化研究》内容简介

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：本书源自于教育部优秀创新平台“多种新能源综合利用装置系统”项目。构建了风—光—抽蓄复合发电系统,主要包括风力发电机、光伏阵列、抽水蓄能电站、蓄电池、控制器、逆变器等,分析各主要组成部分的结构和性能,并介绍系统的工作原理和性能,建立了数学模型。系统各主要组成部分的动态性能包括:风力发电机各参数之间的关系,光伏电池的伏安特性,抽水蓄能机组水泵工况和水轮机工况的特性,蓄电池的充放电特性等。

本书源自于教育部优秀创新平台“多种新能源综合利用装置系统”项目。旨在建立风—光—抽蓄复合发电系统的结构,研究系统的性能；建立系统的数学模型并对其进行仿真；针对当前多种能源互补发电的系统配置多根据经验从而造成系统成本较高的问题,利用粒子群智能算法对风—光—抽蓄复合发电系统中各组成部分进行优化配置,在保证系统供电可靠性的前提条件下,使系统的初次投资最低；搭建一套风—光—抽蓄—海水淡化系统,该系统用于孤岛上,为孤岛提供电能和淡水,该系统稳定、环保,在没有化石能源的条件下,仅利用海岛上丰富的风能、太阳能和水能就能提供连续、稳定的电能,同时,解决海岛的饮水问题。

主要研究的内容包括以下几点:

(1)分析了国内外风光互补发电系统的研究现状和研究成果及当前存在的问题；在风光互补发电系统的基础上,利用抽水蓄能平衡风光互补发电和负荷之间的平衡,建立风—光—抽蓄复合发电系统,分析了国内外风—光—抽蓄复合发电系统的研究成果和发展趋势；分析了风—光—抽蓄复合发电系统当前存在的问题,为本课题提供了一定的研究依据。

(2)构建了风—光—抽蓄复合发电系统,主要包括风力发电机、光伏阵列、抽水蓄能电站、蓄电池、控制器、逆变器等,分析各主要组成部分的结构和性能,并介绍系统的工作原理和性能,建立了数学模型。

(3)分析了系统的动态性能,建立了其动态仿真模型,并研究了其运行策略。系统各主要组成部分的动态性能包括:风力发电机各参数之间的关系,光伏电池的伏安特性,抽水蓄能机组水泵工况和水轮机工况的特性,蓄电池的充放电特性等。所建立的动态仿真模型包括:风能模型,风力发电机输出功率和发电量的数学模型,光伏阵列倾斜面上太阳辐射量的计算模型,光伏阵列最佳安装倾角的计算模型,光伏阵列输出功率和发电量的数学模型,抽水蓄能电站发电和抽水的计算模型,蓄电池充放电数学模型,逆变器的计算模型等。在此基础上,建立了仿真模块,包括风力发电机的输出功率和发电量的仿真模块,光伏阵列最佳倾角及倾斜面上太阳辐射量的仿真模块,光伏阵列发电量的仿真模块。研究了风力发电的出力特性和光伏发电的出力特性,根据其特性与负荷特性的比较,系统各部分的动态特性和数学模型,建立了风—光—抽蓄复合发电系统的仿真模块。

(4)利用粒子群优化算法,对风—光—抽蓄复合发电系统进行了优化配置。建立了系统的优化模型；选取了系统的优化目标函数,即系统的初次投资；选取系统的约束条件,即系统的可靠性；建立了系统的可靠性模型,包括:系统的负荷失电率；系统的电量盈亏量；系统保证连续阴雨和无风的天数；选取了系统的优化变量,即风力发电机的容量、光伏阵列的容量、抽水蓄能机组的容量和蓄电池的容量；探讨了系统的优化过程。

(5)搭建了一套风—光—抽蓄—海水淡化复合系统,介绍了系统的组成和工作原理；根据系统的负荷预测曲线,优化系统的配置；根据系统的数学模型,对系统进行了仿真；分析了系统的性能和仿真结果。

(6)对研究成果进行了总结,提出了有待进一步研究和解决的问题。

《风-光-抽蓄复合发电系统的建模与优化研究》内容简介

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