考虑环境效益的微电网运行控制优化控制
摘 要 风能与光能都是清洁的可再生能源，它们可以给我们的生活提供便利，并为社会的发展提供能源基础。可是它们的间歇性，随机性与不可控制性都会对它们的输电功率造成很大的影响，给电力系统的安全稳定带来了较大压力。因此建立互补系统则可以给解决这一问题提供重要的方法，不仅可以向电网提供品质高又及其可靠的电能，同时也可以让电网安全稳定的运行，增加风电与光伏发电的运行效益。本文主要研究的就是风光互补微电网的优化运行。 通过对风能、光能和微电网技术的查阅了解，对风光互补微电网有了一个更深层次的理解。建立风光互补微电网数学模型，使之与大电网相连接，在得到目标函数与优化变量的基础上，本文做的就是在给定条件下的风光互补微电网的运行情况进行数值仿真。根据建立好的风光互补微电网优化运行的数学模型，主要运用粒子群算法对具体的算例中的几个自变量进行优化仿真计算，并深入分析在给定运行条件下的最优值变化过程、功率分配、与大电网的电量交互及最终最优收益状况。
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出及研究意义 1
1.1.1 我国风力发电的使用情况 1
1.1.2 我国光伏发电的发展现状 3
1.1.3 我国的风力发电与光伏发电 5
1.2 研究现状 5
1.2.1 风光互补系统的研究现状 5
1.2.2 微电网的研究现状 6
1.3 研究意义 6
1.4 研究思路及主要内容 7
第2章 风光发电技术及风光互补微电网 9
2.1 风力发电技术 9
2.1.1 风力发电的原理及构成 9
2.2 光伏发电技术 12
2.2.1 光伏发电的原理及构成 12
2.3 风电光电的互补特性 14
2.4 储能系统 14
2.5风光互补微电网的构成 15
2.5.1微电网的基本概念 15
2.5.2 风光互补微电网的构成 16
第3章 基于PSO的风光互补微电网优化运行 19
3.1 优化方法及分类 19
3
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.2 粒子群算法的基本原理及步骤 20
3.3 基于PSO的风光互补微电网优化运行流程 22
第4章 风光互补微电网优化运行的算例分析 24
4.1 对风光互补微电网的描述 24
4.2 风电场出力 24
4.3 光伏矩阵计算 26
4.4 蓄电池出力 26
4.5 粒子群算法的参数设置 26
4.6风水互补微电网优化运行仿真 27
4.6.1 基本参数设置 27
4.6.2 仿真结果分析 30
第5章 总结与展望 34
5.1 总结全文 34
5.2 展望 35
参考文献 36
致谢 38
附录 39
第1章 绪论
1.1 问题的提出及研究意义
近年来，随着全世界科技的不断发展与前进，我国的供电系统也变得更加丰富多样化。各个领域新的技术以及各种新能源的不断产生，微电网在国内各个地区的应用也变得更加广泛起来。同时，几种能源同时运用于微电网而产生的互补电网也应运而生。能源，即给人类生产、生活供给基本能量源泉的自然资源。信息技术、能量源、材料统称为当代人类社会经济、政治、文化、生活发展的支柱。三者为人类生存、发展提供了基本物质条件，更是人们经济社会共同进步的基石。随着世界环境的日渐恶化，以煤炭、石油、天然气等为主的不可再生能源的日渐稀少，各种可再生能源的应用代表着能源发展的趋势。怎样能够确保环境、能量源和经济的同步可持续使用，已经是一个全球发展必须面对的问题。
现阶段，中国即便作为能量源生产、消费的需求旺盛国家，可是，中国人均消费量始终处于一个低水平。伴随着中国经济的不断提升，中国对于能量源的要求必然表现为上升吸取，同时如煤炭等不可再生资源的总量限制，中国可能会面临严重的能源枯竭危机。所以，如何使得新能源成为主导，开发绿色新能源已经是经济发展、环境保护、生态安全和促进社会经济发展的有效方法之一。
近几十年以来，可再生能源的研究与发展在全球受到了广泛重视，对可再生能源的开发与推广也取得了有效的成果。在新能源使用中，光伏电力和风力发电技术相对完备并且转换率高、使用广泛，成为当今使用频率最高的新型能源种类。
1.1.1 我国风力发电的使用情况
中国由于地域面积的辽阔，拥有狭长的海岸线，风力能源储备量高。东南部沿海地区和海岛、内陆的内蒙古和西北甘肃地区，年均4000小时处于风速3米/秒以上，并且其中大部分区域风速更是可达到7米/秒，风力发电潜力十足。粗略估算，中国风力能源总量可能在32.25亿千万，实际上能够使用的可能为2.53亿千瓦。风力能源已经是中国使用最好、市场前景良好的可持续使用能源。
中国风力发电始于1950年代，偏远的内陆牧区和海上岛屿是内陆电力设施无法覆盖的，政府的电力制造能力难以为继。一开始，风力发电装备基本上都是各自为战。到了20世纪八十年代后期，山东荣成使用中国第一座并网使用的风力发电厂，自那以后并网发电正式提上了议程，其中最大问题为风力单机发电能力过弱和规模过小。这一阶段，通过进口德国、丹麦、西班牙的政府援助方式，购买了国外的风力发电机组进行发电。但是《京都议定书》提出了新的要求，那就是经济发达国家必须对经济发展中国家减排温室气体进行资金方面援助。中国自给自足和进口国外机组，使用到电网中，效果很好，这为将来运行大型发电机组提供了有益的经验。中国风力发电的建设可以用三个不同阶段进行描述。
一期，20世纪90年代初期，中国风力发电并网工程处于初始阶段，最大问题是单机发电量和使用规模太小。一批投建了四个风力发电厂，总装机容量为4.215兆瓦，最大单机容量为二百千瓦，年均新投入使用容量仅仅为0.843兆瓦。
二期，20世纪90年中期，中国通过前期典型示范的推广使用。一起投建风力发电厂5个，装机131台次。总容量33.285兆瓦，最大机型500兆瓦，年均新增加6.097兆瓦。
三期，90年代后期，中国不断扩建。最大特点就是使用规模和总装机容量不断提升，速度迅猛。
截止21世纪初期，中国义工建设了32座风力发电厂，46.62万千瓦的总装机容量冠绝全球。
2009年，我国风力发电新增加的装机容量达到了历史性的1380万千万，成为当时总计达到了2580万千万，全球装机总量第一的国家，将美国甩在身后，占到了全国发电电力的2.6%，全球第二名。截止到了2010年，我国风力发电装置装机为1600万千瓦，总装机为4473.3万千万，位居世界第一。
中国风力发电事业仍然处于一个非常快的发展期，将来潜力依然巨大。通过发布的《中国风力发展报告2010》预估，截止2020年时，我国风力发电总装机预计为2.3亿千瓦，总过的发电能力应为4649亿千瓦，到时候将会有200个左右的火力发电厂被取而代之。风力发电作为新能源可以使我国标准煤炭的使用量下降1.5吨左右，也可使CO2排放量降低4.1亿吨左右，数量巨大。
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出及研究意义 1
1.1.1 我国风力发电的使用情况 1
1.1.2 我国光伏发电的发展现状 3
1.1.3 我国的风力发电与光伏发电 5
1.2 研究现状 5
1.2.1 风光互补系统的研究现状 5
1.2.2 微电网的研究现状 6
1.3 研究意义 6
1.4 研究思路及主要内容 7
第2章 风光发电技术及风光互补微电网 9
2.1 风力发电技术 9
2.1.1 风力发电的原理及构成 9
2.2 光伏发电技术 12
2.2.1 光伏发电的原理及构成 12
2.3 风电光电的互补特性 14
2.4 储能系统 14
2.5风光互补微电网的构成 15
2.5.1微电网的基本概念 15
2.5.2 风光互补微电网的构成 16
第3章 基于PSO的风光互补微电网优化运行 19
3.1 优化方法及分类 19
3
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
.2 粒子群算法的基本原理及步骤 20
3.3 基于PSO的风光互补微电网优化运行流程 22
第4章 风光互补微电网优化运行的算例分析 24
4.1 对风光互补微电网的描述 24
4.2 风电场出力 24
4.3 光伏矩阵计算 26
4.4 蓄电池出力 26
4.5 粒子群算法的参数设置 26
4.6风水互补微电网优化运行仿真 27
4.6.1 基本参数设置 27
4.6.2 仿真结果分析 30
第5章 总结与展望 34
5.1 总结全文 34
5.2 展望 35
参考文献 36
致谢 38
附录 39
第1章 绪论
1.1 问题的提出及研究意义
近年来，随着全世界科技的不断发展与前进，我国的供电系统也变得更加丰富多样化。各个领域新的技术以及各种新能源的不断产生，微电网在国内各个地区的应用也变得更加广泛起来。同时，几种能源同时运用于微电网而产生的互补电网也应运而生。能源，即给人类生产、生活供给基本能量源泉的自然资源。信息技术、能量源、材料统称为当代人类社会经济、政治、文化、生活发展的支柱。三者为人类生存、发展提供了基本物质条件，更是人们经济社会共同进步的基石。随着世界环境的日渐恶化，以煤炭、石油、天然气等为主的不可再生能源的日渐稀少，各种可再生能源的应用代表着能源发展的趋势。怎样能够确保环境、能量源和经济的同步可持续使用，已经是一个全球发展必须面对的问题。
现阶段，中国即便作为能量源生产、消费的需求旺盛国家，可是，中国人均消费量始终处于一个低水平。伴随着中国经济的不断提升，中国对于能量源的要求必然表现为上升吸取，同时如煤炭等不可再生资源的总量限制，中国可能会面临严重的能源枯竭危机。所以，如何使得新能源成为主导，开发绿色新能源已经是经济发展、环境保护、生态安全和促进社会经济发展的有效方法之一。
近几十年以来，可再生能源的研究与发展在全球受到了广泛重视，对可再生能源的开发与推广也取得了有效的成果。在新能源使用中，光伏电力和风力发电技术相对完备并且转换率高、使用广泛，成为当今使用频率最高的新型能源种类。
1.1.1 我国风力发电的使用情况
中国由于地域面积的辽阔，拥有狭长的海岸线，风力能源储备量高。东南部沿海地区和海岛、内陆的内蒙古和西北甘肃地区，年均4000小时处于风速3米/秒以上，并且其中大部分区域风速更是可达到7米/秒，风力发电潜力十足。粗略估算，中国风力能源总量可能在32.25亿千万，实际上能够使用的可能为2.53亿千瓦。风力能源已经是中国使用最好、市场前景良好的可持续使用能源。
中国风力发电始于1950年代，偏远的内陆牧区和海上岛屿是内陆电力设施无法覆盖的，政府的电力制造能力难以为继。一开始，风力发电装备基本上都是各自为战。到了20世纪八十年代后期，山东荣成使用中国第一座并网使用的风力发电厂，自那以后并网发电正式提上了议程，其中最大问题为风力单机发电能力过弱和规模过小。这一阶段，通过进口德国、丹麦、西班牙的政府援助方式，购买了国外的风力发电机组进行发电。但是《京都议定书》提出了新的要求，那就是经济发达国家必须对经济发展中国家减排温室气体进行资金方面援助。中国自给自足和进口国外机组，使用到电网中，效果很好，这为将来运行大型发电机组提供了有益的经验。中国风力发电的建设可以用三个不同阶段进行描述。
一期，20世纪90年代初期，中国风力发电并网工程处于初始阶段，最大问题是单机发电量和使用规模太小。一批投建了四个风力发电厂，总装机容量为4.215兆瓦，最大单机容量为二百千瓦，年均新投入使用容量仅仅为0.843兆瓦。
二期，20世纪90年中期，中国通过前期典型示范的推广使用。一起投建风力发电厂5个，装机131台次。总容量33.285兆瓦，最大机型500兆瓦，年均新增加6.097兆瓦。
三期，90年代后期，中国不断扩建。最大特点就是使用规模和总装机容量不断提升，速度迅猛。
截止21世纪初期，中国义工建设了32座风力发电厂，46.62万千瓦的总装机容量冠绝全球。
2009年，我国风力发电新增加的装机容量达到了历史性的1380万千万，成为当时总计达到了2580万千万，全球装机总量第一的国家，将美国甩在身后，占到了全国发电电力的2.6%，全球第二名。截止到了2010年，我国风力发电装置装机为1600万千瓦，总装机为4473.3万千万，位居世界第一。
中国风力发电事业仍然处于一个非常快的发展期，将来潜力依然巨大。通过发布的《中国风力发展报告2010》预估，截止2020年时，我国风力发电总装机预计为2.3亿千瓦，总过的发电能力应为4649亿千瓦，到时候将会有200个左右的火力发电厂被取而代之。风力发电作为新能源可以使我国标准煤炭的使用量下降1.5吨左右，也可使CO2排放量降低4.1亿吨左右，数量巨大。
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