可再生能源分布式发电系统的经济调度

对可再生能源分布式发电系统进行经济调度研究,可以在保证能量需求的前提下,使得系统的运行成本和环境污染降到最小,从而更加高效地利用可再生能源。针对由光伏发电、风力发电、燃料电池（FC）、柴油机（DE）、蓄电池等多种分布式电源和储能单元组成的分布式发电系统,在详细分析各单元数学模型的基础上,建立了可再生能源发电系统经济调度的目标函数和调度策略,并采用优先顺序法对目标函数进行求解,算例系统验证了模型和算法的正确性。结果表明,该文提出的方法为可再生能源发电系统中各发电单元的优化调度及经济组合提供了参考。     

基于储能水平控制的微电网能量优化调度

为了充分发挥微电网中储能单元能量存储与搬移的作用,该文提出了以储能单元储能水平为微电网日前计划与实时计划之间联系纽带的多时间尺度能量优化调度方案,以及以储能水平为控制变量的日前计划优化模型。该优化模型以各可控型微电源出力、储能单元储能水平以及微网与主网交互功率均在限值之内和微网内功率平衡为约束条件,以可再生能源发电利用率最高、日供电成本最小为目标函数,通过满足"等效净负荷"需求达到可再生能源发电利用率最高的目标。采用基于矩阵实数编码的遗传算法求解该动态优化模型,算例验证了并网双向功率流动、并网单向功率流动2种模式下模型和方法的有效性。研究结果可为微电网能量优化调度决策方案提供参考。     

改进人工蜂群算法的孤岛混合可再生能源发电系统容量优化

容量优化对提高风电-光伏-电池混合发电系统的经济性和可靠性具有重要意义。为进一步提高容量优化的精度,本研究提出了一种基于改进蜂群算法的容量优化方法。首先,在建立组件模型、设计能源管理规则库的基础上,以最小化单位度电成本为目标,以系统缺电率为约束,建立了混合发电系统容量优化模型;其次,通过在蜂群算法雇佣蜂阶段中引入差分进化算子,提出了一种改进蜂群算法的模型求解方法,并通过与蜂群、差分进化算法对比,验证了改进蜂群算法的有效性;最后,分别在不同缺电率要求下优化混合系统容量,得出了单位度电发电成本与缺电率的关系,并通过灵敏度分析,研究了设备价格,气象等因素对单位度电成本的影响。结果表明,在缺电率为3%时,混合系统总投资成本为779 564.26 美元（$）, 其中,光伏、风电、电池及变换器成本分别占总成本的33%、29%、34%和3%,单位度电成本为0.3494 $/kWh;单位度电成本随缺电率增加而下降且下降速率逐渐降低;单位度电成本在组件价格方面受光伏组件价格影响更明显,在气象方面,受风速均值影响更明显。该研究成果可为科学设计混合系统容量,促进风、光资源互补利用提供科学依据。     

改进人工蜂群算法的孤岛混合可再生能源发电系统容量优化（英文）

容量优化对提高风电-光伏-电池混合发电系统的经济性和可靠性具有重要意义。为进一步提高容量优化的精度,本研究提出了一种基于改进蜂群算法的容量优化方法。首先,在建立组件模型、设计能源管理规则库的基础上,以最小化单位度电成本为目标,以系统缺电率为约束,建立了混合发电系统容量优化模型;其次,通过在蜂群算法雇佣蜂阶段中引入差分进化算子,提出了一种改进蜂群算法的模型求解方法,并通过与蜂群、差分进化算法对比,验证了改进蜂群算法的有效性;最后,分别在不同缺电率要求下优化混合系统容量,得出了单位度电发电成本与缺电率的关系,并通过灵敏度分析,研究了设备价格,气象等因素对单位度电成本的影响。结果表明,在缺电率为3%时,混合系统总投资成本为779 564.26美元($),其中,光伏、风电、电池及变换器成本分别占总成本的33%、29%、34%和3%,单位度电成本为0.349 447$/kWh;单位度电成本随缺电率增加而下降且下降速率逐渐降低;单位度电成本在组件价格方面受光伏组件价格影响更明显,在气象方面,受风速均值影响更明显。该研究成果可为科学设计混合系统容量,促进风、光资源互补利用提供科学依据。     

农村微电网优化调度模型的建立

为了提高微电网内新能源发电的整体效益,同时保证微电网的稳定安全运行,该文基于直流汇流微电网,以可再生能源最大发电量为最优控制目标,建立了实时优化调度数学模型,并提出了2段式的求解方法。最后,结合具体实例验证了该调度优化模型能够起到增加可再生能源输出量、改善蓄电池运行状况和优化系统内部分工的作用。     

基于混沌蚁群算法的冷藏车光伏储能混合制冷系统优化设计

针对冷藏车制冷系统能耗过高和车载光伏发电量不足等问题,设计一种冷藏车混合制冷系统,由光伏发电储能系统作为冷藏车辅助制冷动力来源,在冷藏车长时间停车时供电制冷。建立冷藏车混合制冷系统数学模型,进行样车试验,通过比较试验与仿真数据来验证冷藏车混合制冷系统模型的正确性,并在此基础上,提出将制冷效能系数和光伏发电经济系数作为冷藏车混合制冷系统评价指标,采用乘除法将这2个评价指标统一为目标函数。基于混沌蚁群优化算法,对冷藏车混合制冷系统进行优化设计,优化结果表明:制冷效能系数从0.542降低到了0.402,光伏发电经济系数从0.464升高到了0.840,优化后的冷藏车混合制冷系统更加节能经济。     

基于随机机会约束规划的农村风/水/光发电容量配置

开发利用农村丰富的风、水、光资源是缓解农村能源供需矛盾的有效途径,因地制宜多能源互补发电系统的优化配置方法是亟待解决的实际问题。该文采用逆变换法对农村风速和微水流量进行随机抽样,建立了风力和水力发电量的随机模型,在此基础上提出了基于随机机会约束规划的农村风水光发电系统优化配置数学模型。该模型以投资和年费用最小、供电可靠性和资源利用率尽可能高为目标,满足发用电功率平衡约束和机组发电功率符合资源条件约束。用蒙特卡罗模拟—遗传算法求解该模型可以得到在各种置信水平下满足目标和约束的若干优化配置方案以及各方案的评价指标,为用户提供决策支持。     

混联式液压混合动力系统储能元件参数优化

为了实现设计的双行星排混联式混合动力系统的燃油经济性最佳,该文研究了混合动力构型方案的节油效果影响因素,结果表明:面向系统燃油经济性目标,车辆运行工况决定储能机构与车辆的匹配特性。在此基础上提出了一种基于车辆常运行工况的储能元件优化设计方法,并以一定燃油经济性为优化目标,通过建立优化算法模型,对混联式混合动力系统进行参数优化,通过对典型工况下的动力系统匹配特性分析与验证,以及数学建模与仿真,其结果表明:通过以上匹配和优化方法,系统的燃油经济性可进一步提升4%左右。该研究为后续的更多参数的进一步优化以及先进控制方法应用提供了参考。     

含分布式发电接入的农村电网多目标规划

分布式发电（distributed generation,DG）接入对农村电网损耗、电压及可靠性有很大影响,为了充分发挥DG接入的经济技术效益,提出了一种多目标分布式电源规划方法。该方法以设备投资成本、系统有功损耗、停电损失及购电费用4个指标最小为目标函数,利用判断矩阵获得各目标函数权重,通过加权将多目标优化转化成单目标优化问题,采用改进遗传算法实现了DG位置及容量的优化配置。为了避免因DG可选布点太多、导致算法计算速度慢的问题,根据配电网损耗、电压及可靠性指标改善效果,提出了一种实用的确定DG候选位置的方法。IEEE33节点系统仿真结果表明,本文提出的DG规划模型和求解方法能够有效提高农村电网的投资效益和性能指标。     

包含自动励磁单元的微水发电系统故障响应特性

包含自动励磁单元的微水发电机组对提高基于可再生能源的多能互补发电系统的电压稳定性具有重要作用。该文根据微水发电系统的数学模型,在电力系统电磁暂态平台上EMTP/ATP建立了微水发电系统的动态模型,该模型包括水轮机、同步电机、励磁控制单元、电力系统综合负荷等模块。在故障工况下,对微水发电系统的故障响应特性以及励磁单元进行了研究。仿真结果表明:在短路故障导致微水机组端电压跌落的情况下,自动励磁单元可以通过调节励磁电压,快速增加励磁电流,提高微水机组的端电压水平。     

基于改进杂交粒子群算法的农村微能网多能流优化调度

西部农村地区电网薄弱,光伏和风电扶贫投资未考虑配套输配电设施,用以处理生物质废弃物的沼气受季节性温度变化影响运行经济性不佳,为解决上述问题,该文提出利用沼气作为气源含可再生能源的冷-热-电-气多能流农村微能网供能架构,建立相应的多能流微能网调度模型,针对粒子群算法早熟、容易陷入局部最优的问题,提出采用动态调整惯性权重的杂交粒子群算法进行求解,算例结果表明,通过对系统内各设备的调度,有效降低系统日运行成本,在冬季,采用改进型杂交粒子群算法所得日运行费用相比采用基本型粒子群算法降低7.6%,其相比系统未优化所得日运行费用降低79.1%;在夏季,相比基本型粒子群算法与未优化分别降低17.0%、71.2%,实现微能网的经济运行,证明了本模型和算法的正确性。     

基于环境因素与模糊识别的太阳自动跟踪控制策略

提高太阳自动跟踪控制系统的运行稳定性和跟踪精度,需要考虑外界环境因素对系统的影响及选择适当的跟踪方式。目前,太阳自动跟踪系统普遍采用光电跟踪和程序跟踪相结合的混合跟踪方式,将光强值与光强阈值的差值作为切换跟踪方式的依据。当光强值趋近光强阈值时,会造成跟踪方式频繁的切换,该文针对该问题,以外界光强大小、光强变化和风速大小为特征目标,利用MATLAB中的模糊识别方法归类总结了天气情况和系统运行情况,建立了一种基于环境因素判断的模糊识别系统,通过仿真验证,得到了天气类型和系统的运行情况,仿真结果完全符合推理条件,并与计算所得结果基本一致。该研究为太阳自动跟踪系统的启停和跟踪方式的切换提供了可靠的理论支持,且具有较高的实用性和可行性。     

户用风力发电系统离网运行控制策略

利用户用风力发电系统开发广大农村地区风能资源,可以有效缓解农村地区用电难问题。通过分析风速、风轮机和永磁同步发电机的数学模型,在电力系统电磁暂态软件平台上建立户用风力发电系统仿真模型,并对户用风力发电系统在离网运行模式下的负载跟踪控制策略进行研究,给出户用风力发电系统离网运行控制策略。仿真结果表明：根据文章所提出的离网运行控制策略,户用风力发电系统能够及时响应风速变化并跟踪负载变化。     

农村水能与太阳能混合发电系统的设计与应用

针对农村水能和太阳能2种可再生能源混合发电创新模式,该文设计了一种互补型的混合发电系统。在系统特点分析的基础上,构架了总体设计方案。在混合发电系统的设计过程中重点应用了混合直流系统构建技术、光伏谐波抑制与无功补偿技术、共享型微机监控技术等关键技术。核心技术的应用使光伏电站可为水电站提供直流电源和无功补偿、为电网提供谐波抑制;同时通过共享型微机监控技术使水电站和光伏电站共享现有控制单元、数据通讯网络、工作站及服务器,节约了投资成本。实践和计算表明,农村水能与太阳能混合发电系统的设计能够节约一次性投资成本超过50%,并产生长期的谐波抑制和无功补偿效益;每1kW电量能节约0.4kg标准煤,减少0.997kg二氧化碳(CO2);同时具有保护大坝和节约国土资源等社会效益。     

温室聚光光伏/温差联合发电系统的设计与性能试验

为解决温室常规能源供电能耗大及太阳能供电模式利用效率低的问题,该文根据温室特点设计了CPC(compound parabolic concentrator)型聚光光伏/温差联合发电系统,利用CPC型聚光器进行聚光,建立光伏、温差联合发电模式,采用扁平热管作为传热元件,利用水对流给系统冷却。为测试温室聚光光伏/温差联合发电系统性能,对系统的能量转换进行了分析,分析不同光辐射强度、冷却水流量对系统的影响。同时搭建了系统的试验平台,对水冷扁平热管型CPC-PV/TE联合发电系统(compound parabolic concentrator-photovoltaic/thermoelectric hybrid power generation system,CPC-PV/TE)进行试验研究,结果表明,系统联合发电效率大于单独一种发电方式的效率,实现能源的梯级利用。在CPC-PV/TE联合发电系统瞬时性能的试验期间联合效率最大可达到20.06%,发电功率最大值为125.98 W。在全天性能测试期间,CPC-PV/TE联合发电系统全天的发电效率在18.57%以上,CPC-PV/TE联合发电系统发电性能优于已有的联合发电系统,所获得的电能基本满足寒地温室内环境监控系统、照明系统的供电要求。