2022年分布式风光互补发电系统及其多目标优化控制策略研究报告.docx

精品学习资源本文由 zhuxiao2604 奉献pdf 文档可能在 WAP端浏览体验不佳；建议您优先挑选 TXT，或下载源文件到本机查看；第 卷 第 期 增 刊仪器外表学报 年 月分布式风光互补发电系统及其多 目标优化掌握策略讨论冬 雷北京廖晓钟刘广忱陈建勇） <北京理高校摘要 新能源领域中的风力发电技术和太 阳能 发电技术进展特别快速 ， 风光互补发电方案是独立供电系统的正确挑选 ； 出 提 了一种分布式风光互补发电系统方案 ， 并对其 系统的多目标优化掌握策略进行了讨论 ） < ， ， 引言发 电最 大单机容量 已经超过 了 ， 而太 阳能发 电容量也超过了 ；国外在风光互补方面的研 究却很少；风力发电和太阳能发 电的独立掌握技术 已经成熟， 在最大功率点追踪掌握 < 、 ）猜测掌握以及 系统 结 构 等方 面 的研 究是 当前 讨论 热点 ；国 内在尽、之不年前，界据估计随着 经 济的快 速发 展 ， 源 的消 耗逐 年 增 加 ， 能 常规 能 源 面 临 日益 枯竭 的窘 境 ， 切 需 要 可 再 生 的新 型 清 迫 洁 能 源 ； 目前众多 可再 生 能 源与 新 能 源技术 开发 中 ， 在 潜 力最 大 、 具开 发 价值 的是风 能 和 太 阳能 ； 们是 一 最 它 种取 之 不竭 的可 再生 能 源 ；近 年来 ， 用 风能 和 太 阳 能 的 利 用技 术 发 展 迅 速 ，风 光 电 总 世 功 率 不 到 万 ， 今 已 超 过 如 万 ；，年 内风 光 电将 可满 足世 界 电力 需 求 的 纬 ， 成新能源领域的讨论困于资金的限制，加上实际需求， 主要 集 中 于风 力 发 电及太 阳能 发 电的控 制 算法 研 究 和小型新能源系统的讨论， 对小型风光互补发电系统的研究也受到了人们的重视目卜 ；从资料来看国内对小型 风光互补发电系统的讨论也仅限于系统的组成与控制 、 备 的选 用 以及 系 统仿 真 等 ； 设 太 阳能 与风 能 在时 间 上和 地域 上 天 然具 有很 强 的为 世纪主要的电源之一； 我国对风力发电和太阳能欢迎下载精品学习资源发 电技 术 也 赐予 高 度 重视 ，年来 风 力 发 电 和太 阳能 发电在我国的沿海、 新疆和内蒙等地得到了肯定的推广 应用 ；由于对环境和能源的重视，世界各国都对新型能源 进行 了 深人 的 讨论 和开 发 ； 目前 欧 洲在 这 方 面处 于互补性 ；太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补 发电系统在资源上具有正确的匹配性 ， 风光互补发电 系统是资源条件较好的独立供电系统；提出一种分布 式风光互补发电系统方案 ， 并对其多 目标优化掌握策略进 行 讨论 ；领先水平 ， 特殊是 在风力发电和太阳能发电技术方面取得 了大 量成 果 ；欧 洲在 新 能 源领 域 的研 究 主要 集 中 于大 型 并 网 电 场 以及 相关技 术 的 研 究 目前 风力 ；第 期 增 刊分布 式风光互补发电系统及其多 目标优化掌握策略讨论开关磁阻电机飞轮储能系统 ；开关磁阻电机具有结构 分布式风光互补发电系统分 布式 风统 、 能系 统 、 源 变光互换 系统补 发 电 系统 方案、 流 储 能 直， 由风力发电 系统 、 太阳能电 池发电系简洁、成本低、 适合高速运行等特点；由于开关磁阻电机采纳直流供电，从电动状态转换到发电状态仅需要将 导 通 角后 移 ， 因此 非 常适 合 作 为 飞轮 储 能 的 核 心 设备； 利用飞轮储能可以有效地补偿由于风速、 光照变化 以 及 负荷 变 化 所 引起 的母 线 电压 波动 ， 高 系 统 的 提母线及能量治理系统等如干子系统组成，如图 所示；欢迎下载精品学习资源这种 方 案的主 要 优点是 ：一，要求 ， 容 掌握算 法 相对容 易；二统 成本 低 ， 因 系第 只需 对母 线 电压 进行 控 制 ， 易 满 足 系统 性能， 第 由于 省 去 了 子 系统 中的 整 流 部 分 ， 此 ，欢迎下载精品学习资源用逆变掌握单位集中采 供电；在实际应为可稳固性， 降低 由此而引起的蓄 电池的充放电次数 对 于 系统 中的 交 流 用 电负 荷 ，用 中 ， 了提 高 系统 的适 用 性 ， 以非 常易于推广；第三，采纳分布式直流母线掌握，系统简洁 扩展 ， 可以满意用电设备和发电设备增加的要求；考 虑 到 目前几 乎 全部 分 布式 供 电 系统 主 要 采纳 交便利地利用直流母线进行扩展；例如为了进一步提高用电设 备 的 正 常运行， 以在保 可 直 流 母 线上 加 装 柴 油部分 并系 统 的可 靠性 ， 证 重要发 电机 组 ， 通 过 系统 控 制流母线，需要对 电压、 、 、 电流 频率 相位等多参数进行控制团， 网过程复杂，并 不易扩展， 因此系统采纳直流母线 ， 能 单元 分 为 长期 储 能单 元 和 短期 储 能单 元 ； 电 储 蓄 池 是 长 期储 能 单 元的 最 佳选 择 ， 而短 期 储 能 单 元 采 用统一进行能量掌握；也可以利用 变换器向直流 用 电设 备 如 无 整 流模 块 的 变频 器 进 行 供 电 ， 以 降 可 低 系统 成 本 、 防止 谐波污 染 ；现场总线太阳 能电 他板验 飞轮 蓄叫 电 电 充 器 变 卜 逆 器 图 分布式风 光互 补供 电系统 框图互制约；例如， 蓄电池和飞轮储能系统作为储能单元， 分布式风 光互补发电 系统 的掌握 策略由于分布式风光互补发电系统容量较小、发电量变化较大、容量不确定等特点，加上分欢迎下载精品学习资源布式供发电设备分 散 ， 此对 系 统 的优化 控 制 是 系统高质量 、 因 牢靠 运 行既 可 以作 为供 电 设 备 ， 又可 以成 为平稳 各 指标 之 间 的影 响 ， 到综 合 达负载；因此 ， 何 协 如 调 各子 系 统 的关 系 、性能最优，待解决的问题；是 因此，对于分布式风光互补发电系统，不仅仅要对全部发电单元、储能单元以及能源变换单元分别进行优化设计，仍需从系统的角度进行优化掌握；第 一， 稳 定直流母线电压，提高系统供 电质量是系统掌握的首要 任务 ， 此 在 系统 设计 时 ， 用 飞轮 储 能装 置对 母 线 为 利的关键；尽管目前对风力发电和太阳能发电掌握方面讨论较多，但是由于这些讨论仅考虑对单机设 备的优化 ， 掌握技术并不能完全适用分布式风光互如 补发电系统；由于在负荷较低的时候采纳 掌握 无疑增加了系统的电应力和机械应力；， 此外 在分布式 风光互补发 电系统中直流母线 电压波动系数、各发电设 备 的 负载 率 、 各发 电 设备 应 力 系数 、 电池 的充 电 状 蓄电压进行动态补偿，可以有效稳固风能和太阳能瞬时变 化对 母 线 电压 所造 成 的 影响 第 二 ， 依据 用 电 负荷 变化 对供电单元进行按比例均流掌握， 使供电单元的负载 均衡 ；第 三 ， 既要 在 负荷 较 大 时 ， 风 力发 电机 和 太 对 阳 能 电池 采 用 最 大功率 点 追 踪 控 制 < 模 式 ； ） 又态 ） 等掌握指标相互影响 、 相 仪器外表学报第 卷要在用电负荷较小时， 对二者采纳“低应力” 掌握模式，即降低太 阳能变换器输出电流以及风力发电机的转速， 而不必进行最大能量捕捉， 以便延长系统寿命；第 四， 提高蓄电池的剩余容量， 保证系统供电的可信度； 同时降低蓄电池的充放电次数，防止过充电和过放电；从而削减蓄电池配置容 量 ， 延长蓄电池寿命， 降低系统建 设 成本 和 运行 成 本 ； 由 此可 见 分， 布 式 风 光互 补 发 电系 统 中 存 在着 多求最优解；通过对整个系统的能量流进行优化掌握，可 以在储能配置容量较低水平的基础上保证母线电压的 稳固 ， 提高系统的容量可信度； 从而综合优化整个系统的掌握指标，降低系统建设及运行成本； 并 从另一方面看 ， 是 由 于分 布 式 风光 互 补 发 电 系统 中直 流 母 线 电 正压波动系数、电设备的负载率、各发 各发电设备应力系数、 蓄电池的充电状态< ） 等相互影 响、 相互制约 ， 使得权系数的选取变得特别困难；由于权系数直接反映 目标 函数 重要 程 度 ， 般 说 来 ， 要 的 目标 函数 ， 一 重 相个 目标的整体优化问题，该问题 制约 了分布式风光互补发 电系统的应用和进展， 是在对供电品质要求 特殊较高 的应 用 领域 ， 问应的权系数就要给得大些<题巫 待 获 得解 决 ； 该）而不很重要的目标函成；数， 其相 应 的权 系 数就要给 得小些 < ；权系数 的 这 ） 一 特点非 常适合模 糊算法 ， 此 可 以利 用 模 糊 推 理 算 因 多目标优 化控 制方法为明白决上述问题，提出了分布式风光互补发电系 统 多 目标 优化 控 制 策略 ；对上述 个 指 标进 行 动 态法来确定权系数向量； 权系数确定方法 在模糊推理系统中，取系统性能指标<） ； 为模糊 系统的输人量， 输出量为权系数 沪； ； ， 定 义权系数集 ， 级 权系 ，为数， 权系数模 糊 关 系矩阵可 以表示为 ：就 廿一 、整体优化， 对能量进行智能治理，并对全部子系统进行高效整合；从而提高发电系统的供电质量， 降低储能系 统， 特殊是蓄电池的容量；多 目标 最优 化 是 近 年 来 迅 速 发 展 起 来 的 一 门欢迎下载精品学习资源一 了场 编 、新兴学科；作为最优化的一个重要分支，它主要讨论在某种意义下多个数值目标的同时最优化问 题；多 目 标 最优化在经济、军事等诸 多领域都有广泛应用目， ， 前 多 目标最 优化 主要应 用于模式 识别 和决 策等方面也有讨论表明多 目标最优化理论可以胜利应 ， 用于冗余度机器人的掌握方面， 线性 加 权 和 法 多 目标 优化 控 制 可 以通 过 线性 加 权 和 法 来 实 现 ， 权 系 数 的大 小 反 映每 个 优 化 指 标作 用 的大 小 ；因此 线 性 加 权 和法 可 以 在多 个 性能 指 标 之 间协 调 优 化 ， 能较 好 地 完成 多 目标 优化 控 制 ；十 <） 端 就 权系 数 可 以表 示 为 ： < 器， < 韶， ， 一 ）！ 、 ， ， ： 场 瑞 编 <） 复 杂 系统中的 许 多 优化 间题 ， 指标 权 重 以及 模 糊 关 系 矩 阵 的确定 ， 需要 运 用决 策 者 的知 识 与经 验 ， 决 但首统掌握目 即 ） ， 表 先确定系 标， ； < ， < ， ） 示 个系统性能指标， 将该系统性能指标集合作 标准化处 理 得 到特 征 向量 ：策者也经常难以直接给出量化值， 因此仍需要借助遗传 算 法 等加 以 优化 ； ； ， < 昂 韶 ） ， 昂 ） 其中， < ， 为指 值；< ，） 标基 ；）综上所述，分布式风光互补发电系统方案， 采纳直 流母线和开关磁阻电机飞轮储能，并且将多 目标掌握 策略运用到分布式风光互补发电系统，提出了基于模糊推理算法的分布式风光发电系统 多目标优化掌握策略 ， 制策 略打 破 了风力发 电和 太 阳能 发 电单一 控 其次，按 照 全部 性 能 指标 的 重 要程 度 分 别 乘 以 再 结论权系数 ， ， ，）然后相加作为目 <标函数即： ， <一买； < < 一 ， ；） ， < ， ，） < ） 工作模式 ， 高了系统的综合技术指标， 提 降低其 ， < ， 一， 中 一一 ，入 、 ） ， ） 了系 统 整 体建 设 和 运 行 成本 ， 进展 了分 布 式 风 光互 补 发 电 系统 技 术 ， 提高 了风光 可 再生 能 源 的利 用 ；再 对 此 目标 函 数在 多 目标 规 划 的 约束 集 合 上欢迎下载精品学习资源第 期 增 刊分布式风光互补发电系统及其多目标优化掌握策略讨论 参考文献 ， ： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ： ， <） ： ， ， ： ， ， ， ， ， ， ， 林锉 云， 董加礼 目标 优化的方 法与理论 吉林 吉林 多 训练出版社 陈守嫂 模糊模式识别迭代模型及在优选水电装机中的 应用水利学报 ， ： < ） 黄德成对 指标带有偏好的多阶段多指标决策 运筹与 治理 ， < ） ， 高同跃， 戴炬，冗余度机器人多指标融合 优化的讨论华 中科技高校学报<自然科学版）， ， ： 茹美琴 ， 余世 杰 ， 苏建徽 ， 玉梁 光复合发 电系统变 沈 风 结构仿真 建模 讨论 系统仿真学报 ， ： <） 杨 苹， 杨金 明， 永强， 刘 张昊 ， 吴捷 ， 分散式风 力一太阳能 混合发 电系统 的研制 能源技术，： <） 宋维军 江源自然保 护站的太阳能风能互补发 电系统 长 能源工程 ， ： < ）< 上接第 ） 页领域推广奠定了基础是将来工业的抱负挑选； 以太网在工业中应用前景展望以太 网 < ）是目前 最 流 行 的局 域 网体 系结参考文献 苏绍兴， 王瑞阳 工业以太网技术的进展及展望温州 职业技术学院学报， ， 冯冬芹， 建祥，金 褚健工业 以太网及其应用技术讲座第 ： 讲 以太网与 月 自动化外表 ， ，黄为， 王剑波 基于 企业级运算机信息集成 构， 在其开放性 、 低成本 、 广泛应用的软硬件支持等优势 支 持下 ， 以太 网正 从 不 同 的途 径 进 人 到 工 业 控 制领 域， 应用 范 围 有 了很 大的扩 展 ； 太 网最 典 型 的应 用形 以式是 ， 即敏捷的 低层加上 几乎已成通用欢迎下载精品学习资源标准的网络传翰协议 ， 使得 以 太网能够特别简洁地集成 到以 技术 和 为代 表 的 信息 网络 中 ， 一 突 出优 点 ， 以太 网 在 工业 这 为舰船电子工程 ， ：孙军凯 从 工业以太 网到工厂 信息化技术 口以太网与现场总线 ， ，< 上接第 页） ， ， ， 欢迎下载精品学习资源 欢迎下载精品学习资源 ， ， 叶凡生 ， 张万 峰， 阮立飞 三相并 联有源滤 波器 的掌握策 略讨论 电气传动， <） ，： 周嘹亮 基于参数辨 识的直流 电机调速系统及其 在鱿钓 机中的应用 仪器外表学报 ， <） ，： 1本文由 zhuxiao2604奉献pdf 文档可能在 WAP端浏览体验不佳；建议您优先挑选 TXT，或下载源文件到本机查看；第 卷 第 期 增 刊仪器外表学报 年 月分布式风光互补发电系统及其多 目标优化掌握策略讨论冬 雷廖晓钟刘广忱北京陈建勇） <北京理高校摘要 新能源领域中的风力发电技术和太 阳能 发电技术进展特别快速 ， 风光互补发电方案是独立供电系统的正确挑选 ； 出 提 了一种分布式风光互补发电系统方案 ， 并对其 系统的多目标优化掌握策略进行了讨论 ） < ， ， 欢迎下载精品学习资源引言发 电最大单机容量已经超过了 ， 而太 阳能发 电容量也超过了 ；国外在风光互补方面的研究却很少；风力发电和太阳能发电的独立掌握技术 已经成熟， 在最大功率点追踪掌握< 、 ）猜测掌握以及 系统 结 构 等方 面 的研 究是 当前 讨论 热点 ；国 内在尽、之不年前，界据估计随着 经 济的快 速发 展 ， 源 的消 耗逐 年 增 加 ， 能 常规 能 源 面 临 日益 枯竭 的窘 境 ， 切 需 要 可 再 生 的新 型 清 迫 洁 能 源 ； 目前众多 可再 生 能 源与 新 能 源技术 开发 中 ， 在 潜 力最 大 、 具开 发 价值 的是风 能 和 太 阳能 ； 们是 一 最 它 种取 之 不竭 的可 再生 能 源 ；近 年来 ， 用 风能 和 太 阳 能 的 利 用技 术 发 展 迅 速 ，风 光 电 总 世 功 率 不 到 万 ， 今 已 超 过 如 万 ；，年 内风 光 电将 可满 足世 界 电力 需 求 的 纬 ， 成新能源领域的讨论困于资金的限制，加上实际需求， 主要 集 中 于风 力 发 电及太 阳能 发 电的控 制 算法 研 究 和小型新能源系统的讨论国内对小型 风光互补发， 对小型风光互补发电系统的研电系统的讨论也仅限于系统的组成与控究也受到了人们的重视目卜 ；从资料来看制 、很 强 的备 的选用以及系统仿 真 等 ； 设 太 阳能与风 能 在时 间 上和地域 上 天 然具有为 世纪主要的电源之一； 我国对风力发电和太阳能发 电技 术 也 赐予 高 度 重视 ，年来 风 力 发 电 和太 阳能 发电在我国的沿海、 新疆和内蒙等地得到了肯定的推广 应用 ；由于对环境和能源的重视，世界各国都对新型能源 进行 了 深人 的 讨论 和开 发 ； 目前 欧 洲在 这 方 面处 于互补性 ；太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补 发电系统在资源上具有正确的匹配性 ， 风光互补发电 系统是资源条件较好的独立供电系统；提出一种分布 式风光互补发电系统方案 ， 并对其多 目标优化掌握策略进 行 讨论 ；领先水平 ， 特殊是 在风力发电和太阳能发电技术方面取得 了大 量成 果 ；欧 洲在 新 能 源领 域 的研 究 主要 集 中 于大 型 并 网 电 场 以及 相关技 术 的 研 究 目前 风力 ；第 期 增 刊分布 式风光互补发电系统及其多目标优化掌握策略讨论开关磁阻电机飞轮储能系统；开关磁阻电机具有结构 分布式风光互补发电系统分 布式 风光互 补 发 电 系统 方案 ， 由风 力发 电 系统 、 太 阳能 电 池发 电系统 、 能系 统 、 源 变 换 系统 、 流 储 能 直简洁、成本低、 适合高速运行等特点；由于开关磁阻电机采纳直流供电，从电动状态转换到发电状态仅需要将 导 通 角后 移 ， 因此 非 常适 合 作 为 飞轮 储 能 的 核 心 设备； 利用飞轮储能可以有效地补偿由于风速、 光照变化 以 及 负荷 变 化 所 引起 的母 线 电压 波动 ， 高 系 统 的 提母线及能量治理系统等如干子系统组成，如图 所示；这种 方 案的主 要 优点是 ：一，要求 ， 容 掌握算 法 相对容 易；二第 只需 对母 线 电压 进行 控 制 ， 易 满 足 系统 性能， 第 由于 省 去 了 子 系统 中的 整 流 部 分 ， 此 ，统 成本 低 ， 因 系用逆变掌握单位集中采 供电；在实际应为可稳固性， 降低 由此而引起的蓄 电池的充放电次数 对 于 系统 中的 交 流 用 电负 荷 ，用 中 ， 了提 高 系统 的适 用 性 ， 以非 常易于推广；第三，采纳分布式直流母线掌握，系统简洁 扩展 ， 可以满意用电设备和发电设备增加的要求；考 虑 到 目前几 乎 全部 分 布式 供 电 系统 主 要 采纳 交便利地利用直流母线进行扩展；例如为了进一步提高用电设 备 的 正 常运行， 以在保 可 直 流 母 线上 加 装 柴 油部分 并系 统 的可 靠性 ， 证 重要发 电机 组 ， 通 过 系统 控 制流母线，需要对 电压、 、 、 电流 频率 相位等多参数进行控制团， 网过程复杂，并 不易扩展， 因此系统采纳直流母欢迎下载精品学习资源线 ， 能 单元 分 为 长期 储 能单 元 和 短期 储 能单 元 ； 电 储 蓄 池 是 长 期储 能 单 元的 最 佳选 择 ， 而短 期 储 能 单 元 采 用统一进行能量掌握；也可以利用 变换器向直流 用 电设 备 如 无 整 流模 块 的 变频 器 进 行 供 电 ， 以 降 可 低 系统 成 本 、 防止 谐波污 染 ；现场总线太阳 能电 他板验 飞轮 蓄叫 电 电 充 器 变 卜 逆 器 图 分布式风 光互 补供 电系统 框图互制约；例如， 蓄电池和飞轮储能系统作为储能单元， 分布式风 光互补发电 系统 的掌握 策略由于分布式风光互补发电系统容量较小、发电量变化较大、容量不确定等特点，加上分布式供发电设备分 散 ， 此对 系 统 的优化 控 制 是 系统高质量 、 因 牢靠 运 行既 可 以作 为供 电 设 备 ， 又可 以成 为负载；因此 ， 何 协 如 调 各子 系 统 的关 系 、平稳 各 指标 之 间 的影 响 ， 到综 合 达性能最优，待解决的问题；是 因此，对于分布式风光互补发电系统，不仅仅要对全部发电单元、储能单元以及能源变换单元分别进行优化设计，仍需从系统的角度进行优化掌握；第 一， 稳 定直流母线电压，提高系统供 电质量是系统掌握的首要 任务 ， 此 在 系统 设计 时 ， 用 飞轮 储 能装 置对 母 线 为 利的关键；尽管目前对风力发电和太阳能发电掌握方面讨论较多，但是由于这些讨论仅考虑对单机设 备的优化 ， 掌握技术并不能完全适用分布式风光互如 补发电系统；由于在负荷较低的时候采纳 掌握 无疑增加了系统的电应力和机械应力；， 此外 在分布式 风光互补发 电系统中直流母线 电压波动系数、各发电设 备 的 负载 率 、 各发 电 设备 应 力 系数 、 电池 的充 电 状 蓄电压进行动态补偿，可以有效稳固风能和太阳能瞬时变 化对 母 线 电压 所造 成 的 影响 第 二 ， 依据 用 电 负荷 变化 对供电单元进行按比例均流掌握， 使供电单元的负载 均衡 ；第 三 ， 既要 在 负荷 较 大 时 ， 风 力发 电机 和 太 对 阳 能 电池 采 用 最 大功率 点 追 踪 控 制 < 模 式 ； ） 又态 ） 等掌握指标相互影响 、 相 仪器外表学报第 卷要在用电负荷较小时， 对二者采纳“低应力” 掌握模式，即降低太 阳能变换器输出电流以及风力发电机的转速， 而不必进行最大能量捕捉， 以便延长系统寿命；第 四， 提高蓄电池的剩余容量， 保证系统供电的可信度； 同时降低蓄电池的充放电次数，防止过充电和过放电；从而