Bawean岛风光柴储微网系统的优化配置方法研究

【摘要】：当今社会经济飞速发展,人们对电力能源的需求日益增长,一些海岛等边远地区未与大电网连接,仅靠柴油机发电满足部分负荷需求,不但发电成本高而且污染环境,印度尼西亚的Bawean岛就是典型例子。风光柴储微网系统可有效整合风力、光伏和柴油机发电的优势,可显著提高供电的可靠性,降低发电的成本,并减少污染物的排放,是对传统电网的有效补充。微网的优化配置对微网的经济性、可靠性及环保性具有重要意义。本文以印度尼西亚的Bawean岛为例,对其风光柴储微网系统进行了设计,并采用HOMER软对优化配置进行了仿真模拟,主要研究内容如下:首先,研究了风光柴储微网系统的结构类型,风机、光伏、柴油机和蓄电池的工作原理及分类,建立了风机、光伏、柴油机和蓄电池的功率模型。接着,分析了Bawean岛上的风资源和光资源的分布情况,论述了Bawean岛上的发电现状、线路现状和负荷现状,为后续微网系统的优化配置研究提供了数据支撑。Bawean岛无电网连接,仅靠柴油发电机为岛上负荷供电,发电设备落后、发电成本高,负荷需求较大,急需建设经济环保的发电设备。岛上年平均风速5.2m/s,年平均太阳能辐射量达1 984kWh/m~2,风、光资源丰富。然后,设计了Bawean岛的微网系统结构,确定了风机和光伏阵列的最佳布置方式,初步选定了风机、光伏和蓄电池的最佳类型和规格:500kW的风机、高效单晶硅295Wp的光伏组件和经济性最佳的磷酸铁锂蓄电池设备,设计了以风力、光伏发电为主,蓄电池、柴油机为辅,尽量利用可再生能源的控制策略。最后,应用HOMER软件对微网系统进行具体优化配置和敏感因素分析,确定了风速和燃料成本为优化配置的最为敏感因素,得到了Bawean岛风光柴储微网系统的的最优配置方案:安装295Wp单晶硅光伏3 067.36kWp,500kW风机10台,柴油发电机3 700kW,磷酸铁锂蓄电池3 200kWh,双向变换器2 000kW;在该配置方案下系统的总净现成本和单位供电成本最低,分别为20 806.5万元和1.029元/kWh。