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风光互补发电系统负荷预测以及最大功率跟踪的研究

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风光互补发电系统负荷预测以及最大功率跟踪的研究

作者：王晓燕扬州大学

学位级别：硕士

随着我国经济快速发展和人民生活水平的不断提高,社会对能源需求的压力不断加大,而以煤、石油为代表的常规能源储量则会以更快的速度萎缩并最终导致枯竭。另外,我们必须清醒的认识到,常规能源体系在推动经济快速发展的同时,也带来了一... 详细信息

随着我国经济快速发展和人民生活水平的不断提高,社会对能源需求的压力不断加大,而以煤、石油为代表的常规能源储量则会以更快的速度萎缩并最终导致枯竭。另外,我们必须清醒的认识到,常规能源体系在推动经济快速发展的同时,也带来了一系列严重的问题,比如环境污染、生态系统破坏等等。在能源危机和环境污染的压力下,人们越来越关注绿色能源,可再生能源已成为一个比较理想的选择。在这种大背景下,以风电、太阳能为代表的清洁能源,在世界许多国家都得到了迅速发展,倍受人们的青睐。由于风能和太阳能具有互补性,所以风光互补发电系统在技术上就成为可能。本文主要研究对象为风光互补发电系统,主要从负荷预测以及最大功率跟踪两方面着手研究。精确预测风光互补发电系统的负荷,可以经济合理的对系统内部的发电机启停进行设计,确保系统运行的安全稳定,同时还可以有效的降低发电成本,提高经济效益和社会效益。根据风光互补发电系统的历史负荷数据,采用传统的GM(1,1)模型对数据进行分析,发现传统的GM(1,1)模型不能满足精度的要求。提出了含参线性函数的变换法对传统的GM(1,1)模型进行改进,对2016-2017年风光互补发电系统的负荷进行预测。预测结果表明改进GM(1,1)模型可以用来精确的预测风光互补发电系统的负荷,以便于最大功率跟踪的研究。本文重点分析了几种常用的最大功率跟踪算法,总结不同算法的优势和劣势,在传统控制算法的基础上,加以改进,提出适于光伏发电系统的新型最大功率跟踪方法以及适于风能发电的新型最大功率跟踪控制方法。对于光伏发电系统,在基于恒压法、扰动观察法、电导增量法优点的基础上,采用了新型变步长最大功率跟踪控制策略(CPI法)。对于风能发电系统,结合变步长最大功率算法的基础上,利用了基于模糊PID控制的最大功率跟踪算法。最后结合光伏发电系统最大功率跟踪仿真模型和风力发电系统最大功率跟踪仿真模型,在MATLAB中建立风光互补发电系统最大功率跟踪仿真模型,仿真结果表明,所采用的最大功率跟踪控制策略具有良好的控制效果,并使风光互补发电系统稳定的输出功率。

关键词：风光互补发电系统负荷预测光伏发电系统风能发电系统最大功率跟踪

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风光互补发电系统能量预测及储能调度研究

风光互补发电系统能量预测及储能调度研究

作者：翁訸扬州大学

学位级别：硕士

随着能源和环境问题的日益严重,可再生能源得到了全世界的青睐,可再生能源和化石能源不同,它的存储量不会因为使用时长的增加而减少,并且不会造成如温室效应、酸雨等环境问题,加快开发可再生能源已经成为各国达成的普遍共识。风力发电... 详细信息

随着能源和环境问题的日益严重,可再生能源得到了全世界的青睐,可再生能源和化石能源不同,它的存储量不会因为使用时长的增加而减少,并且不会造成如温室效应、酸雨等环境问题,加快开发可再生能源已经成为各国达成的普遍共识。风力发电和光伏发电在可再生能源发电中所占的比重也越来越大,但是风能和太阳能总是随时在变化,具有很强的波动性,所以单靠风能和太阳能发电是无法获得稳定能源的。由于太阳能与风能的互补性强,风光互补发电系统可以克服独立系统不能持续供电的缺点。风光互补发电系统在一定程度上还可以克服大电网不够稳定的缺点,在突然断电时可以保证主要用电设备的运行直到恢复供电为止,不至于产生重大事故和损失,成为集中供电不可或缺的重要环节,但与大电网并网时带来的相融问题也随之而来,为了保证风电和光电并网时电网安全稳定的运行,电力系统往往要采取一些技术手段和措施来消纳来自风电和光电的出力,所以本文对风电和光电的出力预测以及储能的能量调度进行了研究,主要研究内容如下:1)针对风力发电量的预测,分析了影响风力发电的影响要素,介绍了 BP神经网络预测模型的原理及搭建过程,并利用GA算法的特点优化BP神经网络,寻找BP神经网络的初始权重和阈值,最终构建了基于GA-BP神经网络的风电预测模型,并与灰色模型预测以及传统BP神经网络模型预测进行对比分析。2)针对光伏发电量的预测,分析了影响光伏发电的影响因素,介绍了 SVM的原理及预测模型的搭建过程,并利用GA算法寻找SVM的惩罚因子及核函数参数,最终构建了基于GA-SVM的光伏发电预测模型,并与ARIMA预测及SVM预测进行对比分析。3)针对储能的能量调度问题,提出了考虑可控负荷影响下的储能调度策略,并与风电预测和光伏发电预测相结合,以提高系统的经济效益为目标,构建了系统运行成本最小的目标函数,利用Matlab的GA算法工具箱优化求解,协调储能的出力,得到储能的出力计划。

关键词：风光互补发电系统风电预测光伏预测储能能量调度

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风光互补发电系统中能量平衡控制研究

风光互补发电系统中能量平衡控制研究

作者：薛林华南理工大学

学位级别：硕士

随着人类社会的飞速发展,能源和资源的消耗速度越来越快,节约能源,保护环境已经成为人类可持续发展的必要条件,因此,风光互补发电系统的研究有着极其重要的应用意义。风光互补发电系统中的能量平衡控制主要包括两部分:一部分是光伏组... 详细信息

随着人类社会的飞速发展,能源和资源的消耗速度越来越快,节约能源,保护环境已经成为人类可持续发展的必要条件,因此,风光互补发电系统的研究有着极其重要的应用意义。风光互补发电系统中的能量平衡控制主要包括两部分:一部分是光伏组件及风机对蓄电池充电时的管理;另一部分是蓄电池对负载供电时的放电管理。所以,对蓄电池充放电管理控制是整个系统的核心。为了便于研究,本文搭建了基于风光互补路灯照明系统的实验平台,详细介绍和论证整个系统的能量流动以及控制。主要的研究内容有: 1、在光伏充电方面,本文提出了一种新的拓扑结构,采用电荷转移的方法实现对蓄电池的脉冲充电控制。控制电路以PIC16F873A单片机为主控芯片,通过实时检测与光伏组件并联的输入电容上的电压来控制电路中开关管的通断,从而达到对蓄电池的进行脉冲充电的目的。 2、在风能充电方面,发电机采用的是小型三相永磁同步发电机,将其输出的交流电经三相整流后接风能充电控制器。风能充电控制器采用Buck-Boost变换器,以PIC16F873A单片机为主控芯片,对电路中开关管的占空比进行实时调节控制。 3、蓄电池充放电管理控制部分有充电和放电两部分组成:充电时,实时检测蓄电池组的端电压及蓄电池可用电量,当低于过充电压时,正常充电,当高于过充电压时,对风光互补充电控制器进行停充控制;放电时,当蓄电池组电压低于过放电压或者可用电量不足时停止放电。硬件电路主要由日历时钟芯片DS12887和电量计两部分组成。 4、为了对系统参数进行设计和显示,还设计了一个手持设备作为辅助设备。本文详细介绍了整个系统的硬件电路和相关软件设计,给出了各个组成部分的实物图和实验波形图。最后总结了本文研究的成果和创新性,并对接下来的科研方向提出了个人的一些意见和看法。

关键词：能量平衡控制风光互补发电系统电荷转移脉冲充电电量计

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风光互补发电系统最大功率点跟踪的研究

风光互补发电系统最大功率点跟踪的研究

作者：昝浩南昌大学

学位级别：硕士

本文主要研究风光互补发电系统，此系统结合了当前两种应用较为广泛的可再生能源（风能和太阳能），是一种可行的、经济的、绿色的发电方式。较好的风光互补发电系统，可以解决相对偏远地区电网独立供电的问题，并且也是目前研究微电网... 详细信息

本文主要研究风光互补发电系统，此系统结合了当前两种应用较为广泛的可再生能源（风能和太阳能），是一种可行的、经济的、绿色的发电方式。较好的风光互补发电系统，可以解决相对偏远地区电网独立供电的问题，并且也是目前研究微电网系统所关注的焦点和热点内容。本文中主要介绍风光互补发电系统整体的组成部分和架构，分别介绍太阳能发电系统和风力发电系统各自的组成和架构、两个系统各自的工作原理、两个系统各自的工作特性、两个系统各自的最大功率跟踪点跟踪的原理以及两种系统各自的功率控制策略等方面。并总结两个系统的控制技术，并对各子系统进行分类和总结归纳，并且在实际工作中，分析两个系统的控制原理，技术在实际工作特点，实现方法比较分类，为本文的下一阶段的工作提供可靠的参考。本文基于风力发电系统和光伏系统独立运行各自都存在其自身的缺点和局限性，从而建立一个风力和太阳能发电系统的最大功率点跟踪的仿真模型的小型系统进行研究。根据仿真的结果可以看出，本系统采用的最大功率控制技术可以实现风力发电系统和光伏发电系统最大功率跟踪。仿真结果可以验证系统的正确性和控制策略的可行性。

关键词：风光互补发电系统风能发电系统太阳能发电系统功率控制最大功率跟踪 MATLAB仿真

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风光互补发电系统的动态分析

风光互补发电系统的动态分析

作者：王琢玲兰州理工大学

学位级别：硕士

太阳能和风能是自然界最普遍的资源,是取之不尽、用之不竭的可再生能源,具有就地取用;不污染环境,不破坏生态等优点。这两种能源在时间上、地域上具有很强的互补性,因此采用风光互补发电技术在资源上具有最佳的匹配性,是一种较经济的发... 详细信息

太阳能和风能是自然界最普遍的资源,是取之不尽、用之不竭的可再生能源,具有就地取用;不污染环境,不破坏生态等优点。这两种能源在时间上、地域上具有很强的互补性,因此采用风光互补发电技术在资源上具有最佳的匹配性,是一种较经济的发电系统。本文结合太阳能、风能特点,阐述了太阳能光伏发电和风力发电系统在运行过程中能量的产生、转换和控制等各个环节的工作原理。研究了太阳能光伏发电和风力发电系统输出功率控制,采取独立的最大功率跟踪的控制策略。对系统光伏阵列、风力发电机组等部分建立了电路模型和数学模型。对光伏发电系统和风力发电系统的数学模型和MPPT进行了仿真分析。在风光互补发电系统正常运行的情况下,可以认为是独立电网为负荷供电的小型电力系统。在文中认为太阳能发电系统为一个独立电源,并且作为PV节点;认为风力发电系统也为一个独立电源,并且作为PQ节点,因此该发电系统为两电源供电的小型电力系统,采用牛顿-拉夫逊法对系统输出功率及各节点电压进行了稳态潮流计算。结合传统电力系统的动态分析(即暂态稳定性分析),研究系统在负荷切入/切出时,输电线路上的电压电流的动态变化;分析了系统中不同节点处负荷切出/切入时,对其它负荷有功和无功的影响;分析了由负荷扰动引起系统产生的动态过渡过程,得出发生扰动的负荷位置是影响系统稳定性的重要因素之一。在研究短路故障时,分析得出了距离系统电源较远的负荷发生短路故障会引起系统不稳定,甚至使独立电网崩溃。

关键词：风光互补发电系统潮流计算控制策略动态分析

风光互补发电系统中最大功率跟踪控制策略研究

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风光互补发电系统中最大功率跟踪控制策略研究

作者：李源启兰州理工大学

学位级别：硕士

由于风光互补发电系统会受到海拔、风速、空气湿度、光照强度等自然条件的制约和影响,所以系统的输出功率会不稳定。当自然条件变化时,风光互补发电系统的输出功率也会随之变化。本文根据风光互补发电系统的输出特性,研究了基于几何平... 详细信息

由于风光互补发电系统会受到海拔、风速、空气湿度、光照强度等自然条件的制约和影响,所以系统的输出功率会不稳定。当自然条件变化时,风光互补发电系统的输出功率也会随之变化。本文根据风光互补发电系统的输出特性,研究了基于几何平均数的同时跟踪控制策略和基于BP神经网络预测值的分时跟踪控制策略。这两种控制策略都可以实现用一个DC-DC电路跟踪控制风力和光伏发电系统的输出功率,较传统的独立控制策略,可以省去若干变流器。简化结构,降低成本。首先,介绍了风力发电系统、光伏发电系统、风光互补发电系统及DC-DC电路的拓扑结构和各个系统的主要组成单元。搭建了上述各系统的仿真模型并分析了各系统的输出特性。给出了逆变器在风光互补发电系统中需要达到的基本要求和主要参数。然后,采用模糊控制法跟踪控制风力和光伏发电系统的输出功率。通过采集相邻时刻风力和光伏发电系统的输出功率及占空比变化,计算出下一时刻的电压占空比。再利用几何平均数求出两个占空比的平均值,用此平均数调整风光互补发电系统的输出电压,从而保证风光互补发电系统工作在最大功率点。该控制策略在单个发电系统输出功率发生变化时的控制效果并不理想,功率损失较大;但在风力和光伏发电系统的输出功率同时变化时,该策略所造成的功率损失较小。接着,通过BP神经网络对风速和光照强度的变化进行预测。以预测值为依据,对风力发电系统和光伏发电系统进行分时跟踪。通过分析风力和光伏发电系统的仿真结果,给出了风光互补发电系统切换跟踪目标的最小判定值。从而降低了系统切换跟踪目标的频率,减少了功率损失,保证系统的稳定输出。该控制策略在只有单个发电系统输出功率发生变化时的控制效果较好;而在风力和光伏发电系统的输出功率同时变化时,分时跟踪控制策略所造成的功率损失较大。通过对比上述两种方法的优缺点,给出了一种将上述两种策略相结合的控制方法,该方法可以在不同的天气条件下改变控制策略或切换跟踪对象。有效地提高了发电效率,降低功率损耗。最后,建立了风光互补发电系统的Matlab/Simulink仿真模型。通过对仿真结果的分析可知,在风速和光照强度的正常变化范围内,所设计的控制策略可以使风光互补发电系统快速作出相应,切换跟踪目标,实现了对风力和光伏发电系统的功率跟踪控制,从而保证风光互补发电系统工作在最大功率点。

关键词：风光互补发电系统 Boost电路模糊控制 BP神经网络分时跟踪

风光互补发电系统在西北山区农业发展中的应用

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中国农村水利水电 2011年第7期 27-28页

作者：刘娟田军仓宁夏大学土木与水利工程学院银川750021 宁夏水灌溉与水资源调控工程技术研究中心银川750021 旱区现代农业水资源高效利用工程研究中心银川750021

针对宁夏中卫兴仁地区的区域条件和气候条件,在西北干旱地区压砂地持续利用关键技术研究与示范项目中,引入了一套风光互补发电扬水系统,通过对该系统的流量测试以及对该系统所控制的瓜地产量的测定,得出该系统在西北山区农业发展中具有... 详细信息

针对宁夏中卫兴仁地区的区域条件和气候条件,在西北干旱地区压砂地持续利用关键技术研究与示范项目中,引入了一套风光互补发电扬水系统,通过对该系统的流量测试以及对该系统所控制的瓜地产量的测定,得出该系统在西北山区农业发展中具有巨大的社会效益和经济效益。

关键词：风光互补发电系统产量效益

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基于混合储能的风光互补发电系统控制研究

通信电源技术 2023年第15期40卷 80-83页

作者：陆杭姜昱昀国网浙江杭州市萧山区供电有限公司浙江杭州311225

研究基于混合储能的风光互补发电系统的控制策略。首先,概述互补发电系统的概念和工作原理。其次,介绍储能技术的分类和选择,探讨混合储能系统的优势和应用以及系统的组成和工作原理,并阐述风光互补发电系统的控制策略。最后,通过研究... 详细信息

研究基于混合储能的风光互补发电系统的控制策略。首先,概述互补发电系统的概念和工作原理。其次,介绍储能技术的分类和选择,探讨混合储能系统的优势和应用以及系统的组成和工作原理,并阐述风光互补发电系统的控制策略。最后,通过研究案例分析实验设置和数据收集、控制策略的实施和评估,并讨论实验结果,预估混合储能风光互补发电系统控制面临的挑战和未来发展方向。

关键词：混合储能风光互补发电系统控制策略

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5 MW风光互补发电系统的碳排放核算

环境保护与循环经济 2022年第9期42卷 108-110页

作者：张朝祥戴前进朱状邓薇郭星导董翟龙徐州工程学院物理与新能源学院江苏徐州221018

随着“碳达峰”与“碳中和”目标的提出,利用光伏和风力发电等新能源取代传统能源成为碳减排的重要措施。基于5 MW风光互补发电系统,对光伏发电系统与风力发电系统的制造、运输安装、运营以及废置回收过程的生命周期进行碳排放核算。结... 详细信息

随着“碳达峰”与“碳中和”目标的提出,利用光伏和风力发电等新能源取代传统能源成为碳减排的重要措施。基于5 MW风光互补发电系统,对光伏发电系统与风力发电系统的制造、运输安装、运营以及废置回收过程的生命周期进行碳排放核算。结果表明,系统在运行10个月内产生的碳减排可以抵消其建设生命周期内的碳排放,降低系统的碳排放应主要考虑运营和制造过程,可以通过采用绿色低碳材料和材料回收来降低碳排放。

关键词：风光互补发电系统碳核算排放因子