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基于全寿命周期成本/碳排放的风光互补发电系统容量配置

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基于全寿命周期成本/碳排放的风光互补发电系统容量配置

作者：唐浩宁夏大学

学位级别：硕士

随着全球气温变暖和化石能源的日益枯竭,开发利用清洁可再生能源减少温室气体排放已是人类面临的共同挑战之一。开发利用风能和太阳能发电对节能减排具有积极的作用。风光互补发电系统利用风能和太阳能在时间和气候上的互补特性,有效的... 详细信息

随着全球气温变暖和化石能源的日益枯竭,开发利用清洁可再生能源减少温室气体排放已是人类面临的共同挑战之一。开发利用风能和太阳能发电对节能减排具有积极的作用。风光互补发电系统利用风能和太阳能在时间和气候上的互补特性,有效的提高了系统对风能和太阳能的利用率,有效的提高了系统输出电能的质量。根据风、光资源的分布情况合理配置风光互补发电系统容量不仅可以减少系统能量浪费率,还能降低系统成本减少系统二氧化碳排放量。首先,研究风光互补发电系统的组成和结构,探究风光互补发电系统中风力发电机、光伏电池和蓄电池的特性和主要性能参数;研究各发电单元的功率输出模型。其次,搭建风光互补发电系统全寿命周期成本和二氧化碳排放量的计算模型。成本计算模型计及各发电单元的初始投入、运营维修费和后期处理费;二氧化碳排放量计算模型计及各发电单元生产制造、运输安装、运行维修、报废处理等阶段所产生的二氧化碳排放量以及项目建设过程中对环境破坏所产生的二氧化碳排放量。并从积极效益和消极效益两方面考虑搭建系统环境效益计算模型,以二氧化碳排放量为偏好指标运用灰色关联度分析法搭建系统综合效益评价模型。然后,基于全寿命周期成本对风光互补发电系统的容量配置进行研究。为了避免标准粒子群算法在寻优过程中过早陷入局部极值之中,对算法的惯性权重进行改进,采用一种非线性动态改进惯性权重策略。基于改进粒子群算法以系统全寿命周期成本最少为目标函数,在收益成本,负荷缺电率,能量浪费率,蓄电池容量等约束条件下对系统容量进行配置。在MATLAB环境下对算例进行仿真求解,结果表明:改进后粒子群算法比改进前寻优能力更好,改进后得到的容量配置方案不仅降低了系统成本,而且减少了系统的能量浪费率。最后,以系统全寿命周期二氧化碳排放量最少为目标函数,综合考虑已有输变电容量,风、光功率重合频次,备用容量,风光互补特性,能量浪费率等约束条件对系统容量优化配置进行研究。并以某风光互补发电系统为例进行仿真计算,结果表明:在同等上网电量下,优化后容量配置方案有效的减少了系统二氧化碳排放量。

关键词：风光互补发电系统全寿命周期成本碳排放量改进粒子群算法容量配置

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风光互补发电系统容量优化配置研究

光源与照明 2021年第6期 125-126页

作者：徐爽银川能源学院宁夏银川750021

文章阐述了风光互补发电系统在国内外的研究现状,简要论述了国内外风光互补发电系统的发展历程,对发展历程中的关键节点进行了详细探讨。在此基础上,分析国内外风光互补发电系统的整体研发状况及研究趋势,从而促进风光互补发电系统容量... 详细信息

文章阐述了风光互补发电系统在国内外的研究现状,简要论述了国内外风光互补发电系统的发展历程,对发展历程中的关键节点进行了详细探讨。在此基础上,分析国内外风光互补发电系统的整体研发状况及研究趋势,从而促进风光互补发电系统容量优化配置的进一步发展。

关键词：风光互补发电系统容量优化配置风能太阳能

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风光互补发电系统在高速公路的应用

中国交通信息产业 2010年第2期 128-129页

作者：张静王长华修莹杭州国益路桥经营管理有限公司浙江省机电设计研究院有限公司

利用风能和太阳能资源的互补性结合而成的风光互补供电系统是一种具有较高性价比的新型能源发电系统。同时，风光互补供电系统还具有以下特点：

关键词：风光互补发电系统高速公路互补供电系统应用太阳能资源新型能源高性价比

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模型预测控制在风光互补发电系统中的应用

模型预测控制在风光互补发电系统中的应用

作者：韩梅华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着能源危机加剧以及燃烧化石能源带来的环境污染问题日益严重,可再生能源的使用越发受到重视,风光互补发电系统作为可再生能源利用的重要形式之一,相关内容研究近年来受到广泛关注。由于风光互补发电系统内各个发电子系统数目较多、... 详细信息

随着能源危机加剧以及燃烧化石能源带来的环境污染问题日益严重,可再生能源的使用越发受到重视,风光互补发电系统作为可再生能源利用的重要形式之一,相关内容研究近年来受到广泛关注。由于风光互补发电系统内各个发电子系统数目较多、运行状态有所区别、分布较为分散,因此系统采用分布式预测控制算法解决控制问题。分布式的控制结构可以有效降低计算负担,减小发电子系统的切入切出对系统的影响,使系统控制更灵活。同时,风能、太阳能发电系统出力具有随机性,但系统的输出总功率需要实现对负荷需求的跟踪,系统运行还要兼顾经济性和安全性,这对系统控制出很高的要求。为解决上述优化控制问题,文章在分布式预测控制的基础上出了多级分布式预测控制。每个局部控制器采用双层控制结构:上层为功率分配层,为下层控制器供功率参考值;下层为功率输出层,用于实现对参考值的跟踪。在上层控制器的设计中,目标函数通过增加经济性目标,如降低风机机械负荷,以降低系统发电成本,实现功率优化分配。为了保证下层子系统的跟踪性能,同时升系统经济性,下层控制器采用了监督预测控制算法,即在基本的PI控制的基础上增加了预测控制来优化PI控制器的设定值,以实现控制器整体性能的优化。仿真实验分别模拟了在正常天气情况以及外界条件剧烈变化情况下系统在应用上述控制方法后的运行状态,以及控制器增加了对母线电压的控制后系统的运行情况。最后测试了风机切入切出时系统的动态特性。上述仿真实验验证了系统控制方法的有效性。

关键词：风光互补发电系统分层递阶控制分布式预测控制风机控制母线电压控制监督预测控制

一种实用型风光互补发电系统远程无线监控技术的研究与实现

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一种实用型风光互补发电系统远程无线监控技术的研究与实现

作者：冯祖莹上海交通大学

学位级别：硕士

风光互补发电系统作为一种绿色能源,多应用在地域偏远、电网难以覆盖的地方,且要求稳定、可靠、高效。本文针对其工作环境和特点要求,设计了一种基于射频和GPRS模块结构的远程无线监控系统,实现了对风光互补发电系统的远程无线监测与控... 详细信息

风光互补发电系统作为一种绿色能源,多应用在地域偏远、电网难以覆盖的地方,且要求稳定、可靠、高效。本文针对其工作环境和特点要求,设计了一种基于射频和GPRS模块结构的远程无线监控系统,实现了对风光互补发电系统的远程无线监测与控制。主要从以下四个方面进行了研究: 1.根据对象的特点要求,构建了风光互补发电逆变监控系统的总体方案,包括风力发电系统、光伏电池组件、蓄电池组、控制器、逆变器、微机系统、远程监控系统、人机交互部分等。 2.完成了1.5KW逆变器的方案设计。本系统通过boost型DC-DC推挽变换器实现升压和稳压,再经过DC-AC全桥电路完成逆变过程,系统选用ATMEGA64芯片,对逆变器运行状态进行实时监控,并设计了一套能量回收电路,提高了DC-DC模块的输出变换效率。 3.开发设计了一种基于单片机MSP430F149和无线通信射频模块CC1100的无线传感网络子节点的硬件系统和通信软件,并进行节点性能测试。结合硬件和软件系统的模块设计对于低功耗设计做了专门的研究分析。 4.基于单片机MSP430F149和无线GPRS模块MC52i开发设计了无线传感网络汇聚中心节点通信的硬件及软件结构。在硬件系统中,设计包括MC52i外围结构,MSP430F149单片机与MC52i模块接口,SIM卡电路。在软件系统中,结合系统的功能需求和总体结构,采用内置TCP/IP协议栈的MC52i模块,向MPU提供接入Iternet的API接口,通过MSP430F149单片机的AT指令来控制实现GPRS模块远程数据的传输。包括:单片机与GPRS模块的串口通信,MC52i模块的网络连接和数据传输,数据在GPRS网络中的传输过程。经过初步实际测试使用,本论文设计的逆变系统稳定,可靠,效率高、功耗低、操作简单、配置方便,无线监控模块精度高,通用性强、达到了设计要求。

关键词：风光互补发电系统逆变器无线传感网络 GPRS

电力市场下风光互补发电系统上网电价模型和竞价策略研究

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电力市场下风光互补发电系统上网电价模型和竞价策略研究

作者：韩一烜哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着我国电力体制改革不断推进,可再生能源发电参与电力市场的呼声越来越高,这对电力市场的有序竞争和价格的形成机制提出了更高的要求。风光互补发电系统作为一种可再生能源发电系统,目前受储能技术的限制和高成本而很难参与到电力市... 详细信息

随着我国电力体制改革不断推进,可再生能源发电参与电力市场的呼声越来越高,这对电力市场的有序竞争和价格的形成机制提出了更高的要求。风光互补发电系统作为一种可再生能源发电系统,目前受储能技术的限制和高成本而很难参与到电力市场中参与竞争。但是,随着发电技术的不断进步,可以预见的是其投资建设成本必将逐步下降。随着可再生能源发电在电力系统中的渗透率不断增加,如何让风光互补发电系统参与电力市场运营就是一个无法回避的问题。因此,本文开展了风光互补发电系统参与电力市场的竞价研究,在风光互补发电系统的价格形成机制、出力模型、上网电价模型、系统与火电共同参与竞价的竞价模型和补贴价格等问题上进行了深入的研究和讨论。首先,基于Copula函数及其相关理论,研究了将Copula函数应用于分析风电场和光伏电站出力相关性的方法,提出了一种全新的适合于短期模拟的风光互补发电系统联合出力概率分布模型,并基于联合出力概率分布,给出了风电场和光伏电站出力相关性的计算方法。为了回避传统Copula函数应用于工程领域准确性差等缺点,基于Copula函数的性质,提出了一种适合风光互补发电系统特点的改进型混合多元Copula函数构造方法。研究分析了联合出力概率分布与风光互补发电系统环境参数的相关性。针对该出力分布模型给出了案例分析仿真,与传统构造方法进行了对比,表明了该模型具有更高准确性和实用性。第二,分析了风光互补发电系统的成本构成,确定了风光互补发电系统的上网电价的组成。针对“保障性收购电量”,基于上网电价的组成,首次提出了一种以最小购电价格期望为目标函数的、以风光互补发电系统的现实条件为约束条件的全新的风光互补发电系统的上网电价模型。首次提出引入了发电置信概率的概念。设计了改进粒子群算法对模型进行了实例求解。对比了传统的确定性上网电价模型的计算结果,说明了该模型具有更高合理性和可靠性。第三,针对“市场竞争电量”,对风光互补发电系统参与电力市场竞价进行了投标拍卖分析。基于第二章的联合出力概率分布模型,首次提出了一种全新的考虑风光互补发电系统参与竞标的贝叶斯博弈模型。推导了在风光互补发电系统参与时私有信息概率化的贝叶斯纳什均衡(市场均衡状态)的求解方法。进而推导了了风光互补发电系统和火电共同竞价时的最佳报价函数和补贴函数。针对该模型进行了案例分析,验证了该模型的合理性和可靠性。

关键词： Copula函数上网电价粒子群算法贝叶斯博弈风光互补发电系统

大规模风光互补发电系统送出线路继电保护适应性问题研究

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大规模风光互补发电系统送出线路继电保护适应性问题研究

作者：刘洪金内蒙古工业大学

学位级别：硕士

大规模风光互补发电系统一般由全功率逆变型电源（永磁直驱风力发电机,permanent magnet synchronous generator,PMSG和光伏发电系统,photovoltaic generation,PVG）和部分功率逆变型电源（双馈异步风力发电机,doubly-fed induction generator,DFIG）混联运行,集合了部分功率逆变型和全功率逆变型电源的故障特征,考虑到不同类型机组之间的相互影响,表现出更加复杂的暂态特性。故障期间采用不同控制策略、不同步进入故障控制策略以及不同故障类型下进入故障控制策略的机组数目也不尽相同,对送出线路保护装置提出了更加严峻的挑战。综合考虑继电保护的可靠性、选择性、灵敏性、速动性原则,对大规模风光互补发电系统送出线路差动保护、距离保护、选相元件、方向元件等进行了研究。部分功率逆变型电源（DFIG）故障期间投入撬棒电路导致定子电流频率偏移,在大规模风光互补发电系统中,DFIG占比较大时,电流频率偏移会降低送出线路基于傅里叶算法保护的计算精度。对电网故障撬棒电路投入DFIG暂态故障特征进行了研究,电压深度跌落Crowbar运行后,定子故障电流中的衰减转速频率交流分量为故障初期的主要分量,提出在衰减转速频率交流分量衰减完毕后切除撬棒电路恢复转子侧变流器控制策略,能够提升低电压穿越性能,并提高电网发生短路故障时基于工频量保护的可靠性。对大规模风光互补发电系统送出线路基于突变量原理的保护进行了研究,通过建立等值阻抗模型,揭示了机组等值电源电动势和内阻抗在故障期间的变化特征取决于故障控制策略,迥异于传统电源。通过对风光互补发电系统等效正序突变量阻抗波形特征进行研究,提出一种基于阻抗波形相关性构造的新型送出线路纵联保护原理,通过计算送出线路两侧保护安装处提取的等效正序突变量阻抗波形的Pearson相关系数能够有效区分区内和区外故障,并对基于阻抗波形相关性的纵联保护适用性进行了研究。

关键词：风光互补发电系统继电保护送出线路突变量 Pearson相关系数

基于NSGA-Ⅱ的并网型风光互补发电系统协调控制

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测控技术 2017年第12期36卷 86-89,92页

作者：李晓青王小会李慧玲兰州工业学院电气工程学院甘肃兰州730050 兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070

针对并网型风光互补发电系统中,系统最大输出功率大于给定功率时,风力发电子系统和光伏发电子系统功率如何协调的问题,提出了一种功率协调控制方法。在该方法中,根据系统并网收益最大和输出电流谐波最小构建目标函数,采用带精英策略的... 详细信息

针对并网型风光互补发电系统中,系统最大输出功率大于给定功率时,风力发电子系统和光伏发电子系统功率如何协调的问题,提出了一种功率协调控制方法。在该方法中,根据系统并网收益最大和输出电流谐波最小构建目标函数,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法对风力发电子系统和光伏发电子系统的输出功率进行多目标优化,协调控制子系统的发电功率;并以甘肃华电阿克赛风光互补发电项目为例进行了仿真验证。仿真结果表明,与传统的光伏优先接入方式相比,基于NSGA-II的并网型风光互补发电系统协调控制方法可以更加合理地利用风能和太阳能,提高新能源电能的电网友好性。

关键词：风光互补发电系统协调控制 NSGA-Ⅱ 多目标优化

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风光互补发电系统及应用综述

赤峰学院学报（自然科学版） 2014年第15期30卷 46-47页

作者：李丹付静姜广军吉林建筑工程学院城建学院吉林长春130111

风光互补发电系统充分利用了风能和太阳能资源的互补性,实现了能源的有效利用.本文论述了风光互补系统的构成、应用前景以及设计中存在的问题.

关键词：风光互补发电系统可再生能源风光互补发电应用