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题目：独立混合太阳能风力发电系统的最佳规模的研究现状

沈阳农业大学学士学位论文外文翻译

独立混合太阳能风力发电系统的最佳规模的研究现状

周炜娄承芝黎仲实陆林杨宏星

可再生能源研究小组（RERG ），屋宇设备工程学系，香港理工大学，香港

环境科学与技术学院，天津大学，天津，中国

摘要：太阳能和风能可以说是无处不在，自由，环保，他们被视为最具有前途的发电来源之一。混合型太阳能风力发电系统，使用两个可再生能源提高了系统的效率和功率的可靠性和减少了能量的存储要求。本文着重优化独立太阳能风力混合能源系统，蓄电池存储和控制技术。研究发现在持续的研究和开发工作中，建立准确地预测它们的输出和可靠的技术整合他们与其他可再生能源或常规能源共同发电系统性能这方面仍然需要改善。

关键词：太阳能风力混合能源系统；可行性研究；建模；优化

目录

1.引言.. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... .. (1)

2.气象数据生成的可行性研究. . ... . . . . . . . . . .. . . .. . . . . . . . ... . . .. (1)

2.1.时间序列气象数据 . . . . . . . . . ... . . . . . . .. . . . . . . . . . . . ... . .. (1)

2.2.气象数据统计. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .... . .. (1)

3.太阳能风力的混合动力系统组件的仿真建模. . ... . .. . . . . . . . . . .. . . . . . .. (2)

3.1光伏发电系统建模. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (3)

3.2风能系统建模. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . (3)

3.3电池存储系统的建模. . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . ... . (3)

4太阳能风力的混合动力系统优化标准. . . . . ... . . . . . . .. . . . . . . . . . . .... . (4)

4.1电力可靠性分析 . . . .. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... ... .. (4)

4.2系统的成本分析 . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....... .. (4)

5太阳能风力混合系统的优化上浆方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... . .. (4)

5.1模拟和优化软件. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . (4)

5.2太阳能风力的混合动力系统的优化技术. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (5)

5.2.1根据不同的气象数据的优化方案 . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . .... .. . .. (5)

5.2.2最优化技术 . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . (5)

5.3小结优化技术 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . ...... . (7)

6结论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . ... . . (7)

致谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ......... . . . . . . . . .. (8)

参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . ....... . . (8)

独立混合太阳能风力发电系统的最佳规模的研究现状

1.引言

由于化石燃料资源的快速枯竭需在全球范围内寻找替代能源，以满足社会的需求。另一个关键原因，越来越多的证据表明我们对化石燃料的依赖是全球气候变暖的主要原因。因此，当务之急是要寻找替代能源，以支付不断增加的能源需求，同时减少对环境的负面影响。由于在其可用于偏远地区的本地发电及可再生性，太阳能和风力发电系统被视为最具前途的能源之一。自20世纪70年代初的石油危机以来，太阳能和风能的利用已日益显着，具有吸引力和成本效益，。

然而，缺点在于太阳能和风能的不可预知性和依赖天气和气候的变化性，使得太阳能和风能的变化可负载需求的时间分布不匹配。这个缺点不仅影响系统的节能性能，而且还表现在电池的寿命过短。一般情况下，两个独立能源的联合使用会造成相当的差距，这又使得设计费用相当昂贵。这不是独立的太阳能能源系统，也不是风能系统可以提供连续的电源，而是季节性周期性变化[1]的独立系统。

幸运的是，引起这些问题的可变性质方面是可以部分或全部地克服，集成这两个能源在适当的组合，使用一个源的优势，克服对方的弱点。相比之下（单一的可再生能源）不同的能量源的使用提高了系统的能源供应的效率和可靠性，并减少了将能量存储的要求。与互补太阳能和风能的某些特性之间关系，混合型太阳能风力发电系统存储以便提供高度可靠的电源[2]，这适用于更高的可靠性[3]的电气负载。

当然，随着增加的复杂性与单能源系统比较，混合动力系统的优化设计需要通过复杂的不确定的可再生能源供应和负载的需求，非线性特性的元件，高数的变量和参数，所以必须考虑到优化设计，然而最优的配置和最优控制策略的系统是相互依存的。这种复杂性使得混合动力系统在设计和分析上更加困难。

为了有效地和经济地利用可再生能源，一个最佳的测量方法是必要的。该最佳的测量方法可以帮助保证在最低的投资下充分利用光伏阵列，风力涡轮机和电池组，从而使混合动力系统可以在最佳条件方面的投资和系统电源的可靠性。这类优化包括经济目标，它需要使系统的长期性能评估的可靠性和成本都达到最佳的折衷。

不同的测量方法，如图形的施工方法，概率的方法，迭代的方法和人工智能方法，可以应用到达到一个技术，经济最佳混合可再生能源系统。无论大小和优化技术的使用，它们最终必须搜索以下参数：该系统的最佳组合的可靠性和系统成本。虽然预期的可靠性一个独立的混合动力系统的构成的一个重要标准优化，该系统的成本是决定性因素，除非无限的预算是可用的。因此应仔细研究系统的可靠性和成本，使可以达到一个最佳的解决方案。本文将集中检讨当地的气象数据生成的当前状态，独立的优化和控制技术太阳能风力混合能源电池存储系统，并尝试发现进一步需要做的工作是什么。

2.气象数据生成的可行性研究

气候条件决定太阳能和风能在一个特定的场址的可用性和幅度。对于不同的地区和位置，气候条件，包括太阳辐射，风力速度，空气温度，等等，总是在不断变化。为了更好地利用太阳能和风能资源应在开始阶段分析潜在场址的太阳辐射的特性和风力状况。

2.1.时间气象序列数据

系统的长期性能是独立混合太阳能风力发电系统最重要的设计标准。一些研究人员采用时间气象序列的数据的可行性研究及设计混合动力系统。气象数据含有每小时太阳辐射，风速和环境温度。