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风光柴蓄复合发电及其智能控制系统研究

茆美琴  
【摘要】: 制约风力发电和光伏发电大规模应用的瓶颈在于其经济性。提高风力发电系统及光伏发电系统的经济性,除了改进风机结构,提高单机容量及提高太阳电池效率以外,在太阳能和风能互补地区,把风力发电系统和太阳能发电系统组合成“风光复合发电系统”就是可行的技术之一。 本文就风光柴蓄复合发电及智能控制系统,从理论建模、系统优化设计及仿真软件实现、试验装置研制及其智能控制策略和系统智能控制器的设计等方面,做了系统深入的分析。具体说来本文的工作及创新点如下: 1) 建立了光伏阵列、风力发电机组、蓄电池、柴油机和逆变器的稳态数学模型,利用该模型可以计算出对应实时的太阳辐射强度和风速下系统的实时能量分布,为预测系统功率流以及长期稳态性能打下基础。 2) 提出了包括系统控制策略的风光柴蓄复合发电及智能控制系统的优化设计数学模型,利用该模型可以针对安装地点的风能、太阳能的数据以及用户对负载的要求,自动优化系统各部件之间容量的最佳配置,从而在保证系统性能的前提下,提高系统的经济性。 3) 在研究蓄电池充放电策略、柴油机运行策略以及蓄电池和柴油机综合策略的基础上,提出了风光柴蓄复合发电及智能控制系统的能量调度策略,即负载跟随策略、节约型调度策略和额定功率最小运行时间策略。结果表明,这些策略虽然简单,但在实际应用中,其效果与理想调度策略相当。 4) 在上述工作基础上,开发出了变结构、可视化建模的风光柴蓄复合发电系统实时仿真软件系统和智能监控软件系统。 5) 研制出了实验室用风光柴蓄复合发电系统实验模拟装置(包括光伏阵列、风力发电机的实验室模拟系统和数据采集及处理系统),从而对所提出的系统结构和控制策略的合理性、可靠性进行验证。 6) 在Matlab环境下,建立了带有MPPT功能的太阳电池阵列通用仿真模型、变速风力发电机通用仿真模型和风光蓄复合发电系统的动态数学模型。


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