离网型风光储互补发电系统优化设计方法研究
风光互补独立供电系统的多目标优化设计
风光互补独立供电系统的多目标优化设计风光互补独立供电系统的多目标优化设计随着全球能源需求的增长和环境保护的要求，可再生能源逐渐成为替代传统燃煤发电的重要选择。
风光互补独立供电系统是一种利用风能和太阳能相互补充的电力系统，它具有可再生、清洁、高效、可靠等优点，被广泛应用于偏远地区、岛屿以及山区等没有电网接入的地方。
然而，由于风能和太阳能的不稳定性，风光互补独立供电系统在供电过程中会面临多个挑战。
相关研究表明，多目标优化设计可以帮助提高系统的性能，优化能源的利用效率，降低系统的运维成本，并最大限度地减少对外部能源的依赖。
本文将探讨风光互补独立供电系统的多目标优化设计方法。
首先，风光互补独立供电系统的多目标优化设计需要考虑的核心目标是能源利用效率、系统可靠性和经济性。
能源利用效率是指在不同的天气条件下，系统对风能和太阳能的转化效率。
系统可靠性是指系统连续稳定供电的能力，包括对风能和太阳能的可预测性受损程度的适应能力。
经济性是指系统建设和运维的成本，以及系统投资回报的时间。
为了实现多目标优化设计，需要考虑以下几个方面。
首先，确定各个目标之间的权重，并基于实际需求和资源情况进行优化。
例如，在电力需求较大的地区，可以将能源利用效率的权重设置较高，以提高系统的供电能力。
其次，优化系统的风力发电机和光伏阵列的布局和规模。
根据风能和太阳能的性质和变化规律，选择合适的风力发电机和光伏阵列，同时考虑它们之间的互补关系，以提高能源利用效率和系统的可靠性。
另外，还需要考虑储能系统的设计和优化。
储能系统可以在风能和太阳能充足时存储过剩的电能，并在供电不足时释放电能供电。
在多目标优化设计中，需要确定储能系统的容量和类型（如蓄电池、超级电容等），以最大限度地提高系统的供电可靠性和经济性。
除了以上设计过程中的考虑因素，还需注意系统的运行和监控。
通过建立数据采集和监控系统，可以实时监测风力发电机、光伏阵列和储能系统的运行状态，并对系统进行故障检测和预测，以确保系统的正常运行和供电能力。
风光储微电网平滑并离网的研究
风光储微电网平滑并离网的研究一、风光储微电网的特点风光储微电网是一种集风光发电、储能和微电网技术于一体的电力系统形式。
它具有以下几个特点：1. 可再生能源：风光储微电网主要利用风能和太阳能进行发电，具有能源清洁、环保、取之不尽、用之不竭的特点。
2. 储能技术：储能技术是风光储微电网的重要组成部分，可以解决可再生能源发电的间歇性和不确定性，提高电力系统的稳定性和可靠性。
3. 微电网技术：风光储微电网采用微电网技术，与传统电网相比，其运行更加灵活，能够实现自主供电和并网运行。
4. 离网运行：与传统电网相比，风光储微电网具有在离网运行时电力质量和稳定性的要求更加严格的特点。
风光储微电网平滑并离网是解决风光储微电网在离网运行时电力质量和稳定性问题的重要研究方向。
它具有以下几点研究意义：1. 提高离网运行的可靠性：对于离网运行的风光储微电网来说，其供电质量和稳定性对当地居民的生活和生产有着重要的影响。
通过平滑并离网技术的研究，可以提高离网运行的可靠性，保障当地居民的用电需求。
风光储微电网平滑并离网的研究内容主要包括以下几个方面：1. 电力质量的研究：电力质量是衡量电力系统供电能力的重要指标，对于离网运行的风光储微电网来说尤为重要。
研究风光储微电网在离网运行时的电压、频率等电力质量指标，提出相应的改善措施。
2. 稳定性的研究：电力系统的稳定性是保证电力供应连续、稳定的重要保障。
研究风光储微电网在离网运行时的电力系统稳定性特点，提出相应的改善措施。
3. 控制策略的研究：研究风光储微电网在离网运行时的控制策略，包括能源管理、储能控制等方面的研究，从而实现离网运行时电力质量和稳定性的改善。
4. 系统优化的研究：研究风光储微电网在离网运行时的系统优化问题，包括发电、储能和负荷之间的协调和优化配置，从而提高离网运行的效率和可靠性。
目前，国内外对于风光储微电网平滑并离网的研究已经取得了一定的成果。
在电力质量、系统稳定性、控制策略和系统优化等方面都有所突破。
风光储微电网平滑并离网的研究
风光储微电网平滑并离网的研究1. 引言1.1 研究背景风光储微电网是一种融合了风光发电、储能和智能电网技术的新型能源系统，能够有效地解决可再生能源波动性和间歇性带来的供需不平衡和安全稳定性问题。
随着可再生能源的大规模应用和智能电网技术的快速发展，风光储微电网已经成为未来发展的趋势。
风光储微电网的平滑运行和离网能力仍然面临诸多挑战，例如光伏和风力发电的功率波动、储能系统的能量存储与释放调度、微网内部设备的整体优化等问题。
开展风光储微电网平滑并离网的研究对于提高系统稳定性、降低运行成本、促进可再生能源的大规模应用具有重要意义。
本文旨在探讨风光储微电网平滑运行与离网技术，并提出相关的优化和控制策略，为实现风光储微电网的高效、可靠和可持续发展提供理论支持。
1.2 研究目的风光储微电网平滑并离网的研究旨在通过对风光储微电网系统的构成、平滑运行挑战、离网技术研究、光伏发电与储能系统优化以及微网控制策略的探讨，提高风光储微电网系统在不稳定的电力系统中的性能和稳定性，最终实现风光储微电网平滑运行并实现可靠地离网。
通过本研究，我们希望能够解决风光储微电网系统面临的频繁波动、能量利用效率低、系统不稳定等问题，提高系统的经济性和环保性，为推动可再生能源的应用和发展提供理论和技术支持。
本研究也旨在为未来进一步深入研究风光储微电网系统的优化与控制提供参考，促进智能电网的建设和可持续发展。
1.3 研究意义风光储微电网作为新型能源系统，具有重要的绿色、可再生能源特点，对于解决传统能源资源枯竭、环境污染等问题具有重要的意义。
其建设不仅可以促进新能源产业发展，推动能源结构调整，改善能源供应结构，实现能源可持续发展，还能降低温室气体排放，减缓气候变化，保护生态环境，增强能源安全。
风光储微电网的建设还可以提升电网的智能化水平，提高电网的供电质量和稳定性，提升电网的抗干扰能力，有利于提高电网的安全性与可靠性，实现电网的智能化、可靠性、高效性和清洁化。
风光互补电力系统的规划与优化研究
风光互补电力系统的规划与优化研究近年来，全球对可再生能源的需求不断增长，其中风能和光能被广泛认为是最具潜力的替代能源之一。
风光互补电力系统是一种将风能和光能结合利用的系统，可以有效提高电力系统的可靠性和稳定性。
本文将探讨风光互补电力系统的规划与优化策略，以实现可持续、高效的能源利用。
首先，需要进行合理的规划来确定风光互补电力系统的布局和容量。
规划过程应综合考虑风能和光能资源的分布情况、电力需求的季节变化以及输电线路的输电能力等因素。
采用现代化的电力系统规划工具和技术，可以对各个因素进行综合分析和模拟，从而得出最佳的风光互补电力系统规划方案。
其次，需要进行优化研究，以提高风光互补电力系统的经济性和可靠性。
在优化研究中，可以采用多种技术手段来实现系统的有效运行和能源的最大化利用。
具体而言，可以考虑以下几个方面的优化：1. 调度优化：通过建立合理的调度模型和算法，优化电力系统中的风光发电机组的运行策略，以便在满足需求的前提下最大化利用风能和光能资源，确保系统的稳定运行。
2. 储能优化：采用能量储存技术，如电池、超级电容器等，将多余的风能和光能储存起来，在电力需求高峰或自然资源不足时释放能量，以平衡供需之间的差异。
3. 输电优化：针对风光互补电力系统的布局和输电线路的输电能力，进行输电优化研究。
通过合理规划输电线路和选择合适的输电技术，最大限度地减少输电损耗，保证电力系统的稳定供应。
4. 可靠性优化：通过引入备用发电机组、故障检测与恢复系统等技术手段，提高风光互补电力系统的可靠性和容错性，减少系统故障对电力供应的影响。
此外，还需要建立监控和管理系统，实时监测和分析风光互补电力系统的运行状况，及时发现和处理故障，并对系统进行优化调整。
通过引入智能化和自动化管理技术，提高风光互补电力系统的管理效率和运行水平。
最后，为了进一步促进风光互补电力系统的发展，还需要加强相关政策和法规的完善和执行，鼓励投资者和企业发展风光互补电力项目，并提供相应的财政和税收支持。
风光互补发电系统的优化设计
风光互补发电系统的优化设计
本报告旨在对风光互补发电系统的优化设计进行详细的分析。
首先，要在优化设计中充分发挥风能和光能资源的优势，应考虑两者相互补充，避免因单一能源短缺而影响供电安全。
其次，要重视节能减排原则，建立节能优先、多能互补的优化发电模式。
针对上述问题，可以在设备的选型方面提出建议。
例如，可以使用新型风电机组和太阳能光伏系统，其带宽可增大30%，
从而提高系统的负载能力；使用配套的转换技术，可以不断优化发电系统的性能；可以使用交流/直流配电技术，将分散的
配电负载集中在数量少的配电线路中，以降低损耗，提高电压和稳定性。
此外，还可以对控制系统进行优化。
可以设计多级控制系统，通过联网技术，实现远程监控，自动化控制，以保证运行安全；可以引入电能表管理系统，可以实时统计每个用户的电能消耗情况，提高用电效率；可以使用多传感器技术，实现数字化采集控制，改变传统电力传输网络的结构，使之更为灵活，容量更大，可靠性更高，同时可以更好地避免电网故障。
以上是关于风光互补发电系统优化设计的研究与分析报告，本报告仅供参考。
此外，还可以进一步深入研究多向互补发电技术的发展趋势，丰富系统的多功能性，不断提高发电系统的可靠性，确保系统的安全运行与可持续发展。
离网型风光互补发电系统的优化研究
离网型风光互补发电系统的优化研究发布时间：2021-11-01T12:59:58.799Z 来源：《基层建设》2021年第21期作者：李昂[导读] 摘要：根据太阳能与风能的时空互补性，构建了离网型风光互补发电系统。
国网四川省电力公司资中县供电分公司四川省内江市 641200摘要：根据太阳能与风能的时空互补性，构建了离网型风光互补发电系统。
并对风力发电单元、光伏发电单元、蓄电池以及逆变器进行建模分析。
在此基础上进行了负载计算分析，并根据负载情况进行设备选取。
采用遗传算法对系统进行优化，降低了系统投资成本并提高了其可靠性。
以系统全寿命周期成本为经济优化目标函数，分析了构建离网型风光互补发电系统的经济效益及环境效益。
分析结果证明了该方法的有效性。
关键词：风光互补；负载分析；经济效益；由于风能与太阳能在时间与空间上具有一定的互补性，适合构建联合发电系统。
离网型风光互补发电系统的构建避免了远距离输电带来的电能损耗以及输电线路的建设费用，是对传统供电形式的有力补充。
其中风力发电系统和光伏发电系统经过对功率和电压的控制后，将电能输送到直流母线，当负载较低时，将多余的电能存储在蓄电池中；当负载较高时，蓄电池向负载提供能量。
1 联合发电系统的数学模型1.1光伏阵列模型光伏阵列的实际输出功率概率密度函数如下：(1)其中，，分别为实际光照强度和最大光照强度（），；和为Beta分布的形状参数，可光照强度平均值和标准差得到：(2)(3)光伏模块的输出功率为：(4)其中，为最大功率；为功率温度系数；为环境温度，为额定工作温度()。
光伏阵列平均输出功率：(5)光伏发电系统平均输出功率为：(6)其中，为因表面积尘引起的光伏发电系统功率输出效率；为最大功率点跟踪控制效率；为DC/DC变换效率。
1.2.风机模型风电机组的输出功率随风速的变化而变化，在使用时需折算成实际高度的风速：(7)其中，、分别为、高度处的风速(/)；为修正指数，取值范围为(0.125-0.5)。
最佳能量匹配离网式风光互补发电系统设计方法研究
技术创新《微计算机信息》2012年第28卷第10期120元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》博士论坛王育欣:博士研究生副教授基金颁发部门:辽宁省人事厅;项目名称:风能-太阳能复合发电系统的成本优化与最大能量利用控制技术研究;编号:2008921038;基金申请人:张凤阁、王育欣;最佳能量匹配离网式风光互补发电系统设计方法研究Research of Optimum Energy Matching on Off-grid Wind-Solar Hybrid Generating System(1沈阳工业大学;2沈阳广播电视大学)王育欣WANG Yu-xin摘要:通过对离网式风力与光伏互补发电系统的研究,提出一种新型最佳性能匹配法,以获得风力和太阳能的最佳能量匹配组合,有效地优化系统性能参数。
运用遗传算法搜索年总成本与系统性能最佳解决方案,与现有离网式系统比较,模型简化,计算效率高,通过仿真程序验证,有效地避免了过早收敛,为风光互补发电系统的程序编制和边远地区户用独立发电系统的设计提供了一定的依据。
关键词:风光互补发电;最优配置;年总成本模型;遗传算法中图分类号:TM919文献标识码:AAbstract:By research of off -grid wind and photovoltaic hybrid generating system,a new optimum performance matching method is presented to achieve the best energy matching combination and optimize the performance parameters.It searches a best solution of the total costs and system performance by genetic algorithm compared with the existing off-grid system.The model is simplified and the computational efficiency is high.The result shows that premature convergence is avoided effectively,which is helpful to program the hybrid system of wind-solar power generation system and provide a certain basis of the independent household power system in remote areas.Key words:wind-solar power generation;optimal allocation;total cost model;genetic algorithm文章编号:1008-0570(2012)10-0048-031引言随着全球环境问题和能源危机的暴露,可再生能源受到广泛的关注。
风光储微电网平滑并离网的研究
风光储微电网平滑并离网的研究随着全球能源形势的不断变化和环保意识的不断增强，分布式电源（Distributed Energy Resources，DER）崭露头角。
其中，储能技术作为重要的DER之一，已经开始受到广泛关注。
储电系统在微电网中的应用，不仅可以平滑电网负荷，还可以促进离网运行。
因此，本文旨在研究风光储微电网平滑并离网的方案。
一、方案组成该方案主要由风光发电、储能系统、微电网控制器组成。
1.风光发电：风能发电机组和光伏太阳能发电板组成，可以根据阳光或风力发电，为微电网提供基础能量供应。
2.储能系统：主要是锂离子电池储能系统，将风光发电的过剩能量储存于电池中，以备在能量不足时使用，实现负荷和供应之间的平衡。
3.微电网控制器：微电网控制器是微电网中的中枢，根据储能系统的实时运行状态及当前负载需求，控制储能系统的放电和充电，实现微电网内部的能量平衡。
同时，微电网控制器还可以根据外部能量供应状况，控制微电网的离线和并网运行。
二、方案运行原理1.并网运行在并网运行时，微电网内的负荷将优先由风光发电供应，优先使用离子电池储能准备能量不足时使用。
当风光发电不足以支持负荷时，微电网会自动从电网中购买电能，同时将剩余能量存储在储能系统中，供给后续使用。
当微电网中的储能系统已经充满能量时，微电网控制器将停止购买来自电网的电力。
在离网运行时，微电网将断开与电网的连接，凭借储能系统提供微电网的能量供应。
储能系统将负奥，机械贡以及其它可用的能量收集和存储在电池中，以满足日常电的power 需求。
当储能系统能量不能保持微电网正常运行时，微电网将被迫重新连接电网以购买能源，以保证微电网运行的稳定性。
三、方案特点1.高效性：该方案有效利用了风光发电的优势，实现了电力的平滑供应，同时也避免了电力浪费。
2.环保性：风光储微电网采用绿色能源发电，减少了对化石燃料的依赖，也降低了能源生产和使用对环境的污染。
3.经济性：风光储微电网可以在电网中独立运行，避免了高昂的电网建设费用，同时还可以通过电网出售多余的能源获得收益。
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第27卷第6期2010年12月现 代 电 力M odern Electric Pow erV o l 27 N o 6Dec 2010文章编号:1007 2322(2010)06 0051 07文献标识码:A离网型风光储互补发电系统优化设计方法研究李 品,刘永前,郭伟钊(华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京102206)Study on Optimal Design Method for Stand alone Wind/Solar/BatteryHybrid Power SystemLi Pin,Liu Yongqian,Guo Weizhao(Schoo l o f Ener gy ,Po wer and M echanical Eng ineering ,N or th China Electr ic Po wer U niversity,Beijing 102206,China)摘 要:以解决风光储互补发电系统的合理配置问题,实现系统能独立为风光资源丰富的边远地区和海岛提供清洁、可靠及廉价的电力能源为目的,提出了一种基于全年负载缺电率(LPSP)和全寿命周期成本(LCC)为优化目标的风光储互补发电系统优化设计方法。
为精确计算系统的运行状态,建立了基于小时时间尺度的风力机组发电量计算模型、光伏电板发电量计算模型和蓄电池组的表征组件特性的数学模型;为发挥风光互补系统发电量互补的优势,建立了风光储互补发电系统中光伏方阵倾角优化模型;以LPSP 和LCC 作为系统的优化指标,建立了LPSP 和LCC 计算模型;运用迭代算法计算各种可能出现配置下的LPSP 和LCC;通过LP SP 可靠性筛选和LCC 经济性优化,最终得到LCC 最小并能满足LPSP 要求的系统配置。
该优化方法按照小时的尺度进行优化计算,优化结果精度高;LCC 经济性评价指标全面和客观;倾角优化发挥出系统发电量互补的优势。
基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)(2007A A 05Z428)关键词:风光储互补发电;优化设计;迭代算法;全年负载缺电率;全寿命周期成本Abstract:In order to solve the assignment problem of the wind/PV/battery hybrid pow er system,and to achieve the aim of independently providing clean,reliable and economic pow er f or the area w hich is abundant in wind and solar re sources,the paper presents an optimal design method of hy brid system based on the w hole year s Loss of Pow er Supply Probability (LPSP)and the w hole Lif e Cycle Cost (LCC ).For the purpose of precise calculation of the system opera t ion condition,a m athematic model of calculating method has been built for electric energy production of w ind tur bine,PV arrays and storage battery s behavior regime on the time interval of hour.By taking advantage of hybrid sys t em,the optimal model to calculate the angle of PV arrays is also built.In addition,the model to calculate LPSP and LCC,w hich are taken as optimal index,is set up,and LPSP and LCC in all kinds of possible conf igurations are calculated based on iterative algorithm.The system configuration,which has minimum LCC and its reliability m eet the require m ent of LPSP,is obtained through reliability filtering of LPSP and economic optimization of LCC.This optimized design is calculated base on one-hour timescale,and result show s its high precision.LCC is taken as the economic index is feasible,and optimum angle of the PV arrays can play the key role of the system hybrid predomination.Key w ords:wind/solar/battery hybrid power systems;opti mal design;iterative algorithm;LPSP;LCC0 引 言环境污染、化石燃料枯竭,人们已将目光投向了可再生能源;随着技术的进步、成本的降低,风能和太阳能已进入了可再生能源快速发展的历史时期;据有关部门统计[1],2009年中国的太阳能电池产量达到4382M W,估计超过全球的40%;组件成本下降到S |3 5/Wp,预计2020年光伏组件的价格将下降到S |1/Wp 以下;根据WWEA (世界风能协会)统计,2009年世界风电装机容量的装机量为157900MW,比2008年增加了30%。
风力发电和光伏发电由于受天气因素的影响,单独使用光伏发电或风力发电都存在供电不稳定的缺陷,造成供电可靠性较差;为了提高系统的可靠性,通常需要配置大量的蓄电池来调整电量的动态平衡,而目前电能储存费用的昂贵,造成系统成本的昂贵,上述原因限制了单独供电形式的推广使用。
而太阳能和风能在昼夜、季节上互补性的特点,采用风光互补发电形式能获得较稳定的电能和较少储能设备去保证系统的可靠性,因此采用风光储互补发电方案是实现独立供电系统的合理性选择[2],是解决偏远地区和海岛地区用电的一种有效方式。
风光储互补发电系统主要由以下几部分子系统构成:风力发电机组和光伏电板组成的发电系统;蓄电池按照串并排布组成的蓄能系统;电缆、整流器、逆变器、开关等组成电量传输系统;控制器、电压电流检测器等组成的控制系统;卸荷器、备用电源等组成的安全系统;交流电器、直流电器组成的负载系统。
如何对风光储互补发电系统中的风力发电机组、光伏电板、蓄电池组进行合理的配置是本文研究的重点。
风光储互补发电系统的结构示意图见图1。
图1 风光互补发电蓄能系统结构示意图1 风光储互补发电系统的数学模型对风光互补储发电系统优化是利用建立的系统发电量模型,蓄电池组表征特性模型,准确地计算出对应系统配置下每小时系统的运行状态;然后通过建立可靠性指标(LPSP)和经济性指标(LCC)对不同容量配置下的系统进行评价,最终得到合理的系统配置。
对建立在小时时间尺度上的反映供电可靠性指标(LPSP)的求解,需要知道系统每小时电量供需状况,系统第t 小时的电量供需状况是由系统第t 小时发电量、第t -1小时蓄电池组储存电量以及第t 小时负载耗电量共同决定;为了精确得到系统的运行状态,需要建立系统的发电量计算模型、蓄电池组表征特性的数学模型;为了得到系统的优化指标,需要建立反映供电可靠性指标 全年负载缺电率(LPSP)计算模型和反映经济性指标 全寿命周期成本(LCC)计算模型。
2 风光储互补系统发电量计算模型风光储互补系统第t 小时的发电量是由第t 小时风力发电机组的发电量和第t 小时光伏电板的发电量组成,风光储互补发电系统t 时间内发电量计算公式:w (t)=w pv (t)+w f (t)(1)式中:w (t)为风光储互补系统第t 小时的发电量;w pv (t)为光伏电板第t 小时的发电量;w f (t)为风力发电机组的第t 小时的发电量。
2 1 风力发电机组的发电量计算模型风力发电机组的发电量与风力发电机组的安装容量、安装地风资源、安装地海拔以及风机的轮毂高度有关;对于装机容量确定的风力发电机组,其发电量与轮毂高度风速的三次方和空气密度的一次方成正比;风速和空气密度对风力发电机组的发电量有着显著的影响,必须根据轮毂高度对风速给予修正和根据海拔对空气密度给予修正。
2 1 1 风速的修正风速是随着高度变化的,在风机通常的安装高度范围风速随着高度的增大而增大,测风塔测量的风速数据的高度很多时候是和风机的轮毂高度不一致的,首先需要将测量的风速数据修正到轮毂的高度,风速随高度的变化情况与地面的平坦度、地表粗糙度,以及气温的变化情况的不同而有所差异[3 4]。
风速随高度变化的修正公式很多,通常采用指数公式。
v v 0=z z 0a(2)式中:v 为距地面高度为z 处的风速(轮毂高度的风速),m /s;v 0为距地面高度为z 0处的风速(风速测量的高度的风速),m/s;a 为风速切变指数,取值取决于大气稳定度和地面粗糙度,对于草地和开阔地一般取值为0 125~0 5。
2 1 2 空气密度的修正空气密度呈现随海拔高度增加而递减的规律;由于我国的地形复杂、高差较大,安装地的空气密度与海平面标准大气压情况下测量的空气密度有一定的差别,这将对风机的实际发电量有影响,特别是对于海拔较高的地区应给予修正。
从气体状态方程出发,考虑水汽的影响,采用估算空气的密度方法[5]:= 011+0 00366tp -0 378e 1000(3)在没有湿度观测的地方,可以使用理想气体状态方程对密度进行修正。
52现 代 电 力 2010年=pR T(4)式(3)、(4)中:p为大气压(hPa);e为水汽压(hPa);t为气温(!);T为开尔文温度(K)。
2 13 单台风力发电机的发电量计算风力发电机的发电量不仅与轮毂高度风速和安装地的空气密度有关,还与风机本身的风功率输出特性有关。