风光互补发电系统优化配置与仿真建模研究

近年来,可再生能源的开发利用得到了各国的广泛重视。其中,风能资源和太阳能资源发展速度快、成本较低,具有大规模开发利用的价值。但风能和太阳能很大程度上受到气候的制约,如将两者相结合,则可以在时间和地域上呈现很强的互补性,使得系统的运行更为可靠、平稳、经济,所以风光互补独立发电系统逐渐成为了可再生能源发电系统的一种重要方式。风光互补系统设计时不仅要根据不同负载和气象条件的要求,对光伏发电系统、风力发电系统以及储能系统进行设计,而且要对各系统组成的整体进行设计及优化,因此,风光互补发电系统的优化设计是一个复杂且工作量巨大的工程。目前,针对能源发电系统优化设计的相关软件,如HOMER、Hybrid2等,由于针对各自领域而设计,无法充分满足风光互补发电系统的优化设计要求。因此,提出适合风光互补发电系统的优化设计方案并付诸实施,具有很强的现实意义和工程价值。本文针对风光互补发电系统优化设计与仿真建模展开研究,主要工作及结果如下:(1)针对现有软件的不足,如HOMER是单一目标函数的程序、Hybrid2并未显示优化设计过程等问题,兼顾用户需求、系统功能等因素,论文提出了风光互补发电系统优化设计方案。优化设计运用粒子群算法来进行多制约条件的目标函数求解,以净成本的最小值为目标函数进行经济分析。并利用Microsoft Visual Studio C#平台编制优化设计软件,以实现系统优化设计方案。该软件可根据应用地点的资源、负载、设备等技术参数进行风光互补发电系统的技术、经济优化分析。(2)本文利用上述研究结果,依照文献实例,进行了风光互补发电系统优化设计方案及优化软件的验证分析,并从技术和经济两个角度说明了采用多目标函数的优势,以及放电深度(DOD)对系统的影响。在此基础上,本文将该优化方案及软件应用于杭州某地,进行了风光互补发电系统的可行性分析。所得结果可为风光互补发电系统的优化设计提供参考。(3)本文利用Dymola软件平台,对风光互补发电系统的主要设备—风力机及光伏电池建立并上传了单机仿真模型,组建了专门的模型库,并进行了仿真模型的验证分析。所得结果可让用户从模型库中直接调用模型进行仿真运行,为进一步研究风光互补发电系统的仿真模拟打下了基础。