光水互补的微电网优化运行研究
光能是一种无污染并且可以随时利用的能源，可以为人们的生活所需的用电提供能源基础。但是光能并不是稳定的，每天的光照强度、温度等会影响光能在输出时会造成很大输出功率波动，导致电网的安全性存在压力。建立光水互补的微电网可以极大地解决以上稳定，不仅可以稳定使输出功率稳定，并且可以获得更大的效益。本文便是研究光水互补的微电网优化运行研究。首先，要制定一个光水互补的微电网大体框架。设计的这个微电网应包括小型水电，光电以及存储能源的蓄电池以及负载。在了解光能发电和水力发电技术的基础上并结合蓄电池储能和微电网相关理论对光水互补的微电网进行优化分析。由于水电站对于发电功率可以进行实时的灵敏调节，并且应尽可能利用光能发电所以制定发电策略时应先让光能发电，光能不够之后再考虑其他因素进行发电。其次，在制定完策略之后，进行光水互补微电网数学模型的建立。确定三个需要优化的参量，光给负载的功率、水给负载的功率以及蓄电池给负载的功率。根据这三个参量，建立使微电网获益最大的数学模型，并通过微电网各参数之间的关系来约束各个参量。最后，搜集数据在给数据下，对优化的微电网进行仿真模拟。根据光水互补微电网建立的数学模型，用粒子群优化算法进行计算，通过结果进行分析，将未优化的电网和优化后的电网进行计算比较，以此来证明光水互补微电网的优越性。以上研究可证明含蓄电池储能设备的光水互补的微电网可以缓解大电网的压力，并且使负载稳定工作的同时能够获得最大的经济效益，为用户提供了了清洁、稳定灵活的能源。
目录
第1章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.1.1我国能源现状 1
1.1.2互补微电网现状 2
1.2研究意义 3
1.3研究方案和具体步骤 3
第二章 光水发电技术和光水互补微电网框架 5
2.1水力发电 5
2.1.1水电站现状 5
2.1.2水电站的发电计算 6
2.2光伏发电 7
2.2.1光伏发电现状 7
2.2.2光电机的输出功率 8
2.3储能技术 10
2.4光水互补的微电网构成和运行策略 10
2.4.1光水互补微电网的构成 11
2.4.2光水互补的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
微电网运行策略 12
第三章光水互补微电网优化运行的数学模型 13
3.1传统的电力系统的优化 13
3.2光水互补微电网数学模型描述 14
3.2.1光伏发电功率确定 14
3.2.2经济效益优化的数学模型 15
第四章 用粒子群优化算法对光水互补的微电网运行进行优化 17
4.1优化方法 17
4.2.1 PSO原理 18
4.2.2 PSO算法的基本步骤 20
4.3改进粒子群优化算法 21
4.3.1混沌粒子优化算法 22
4.3.2混沌粒子群优化算法 23
4.4基于混沌优化粒子群算法的微电网实现 24
4.4.1参数初始化和数据分析 24
4.4.2优化步骤 25
4.4.3仿真结果和分析 27
第五章 总结和展望 30
5.1全文总结 30
5.2展望 31
参考文献 32
致谢 33
附录 34
程序 34
外文翻译 40
第1章 绪论
1.1研究背景
能源，是指提供能量转化，为人类的发展提供各种动力的自然资源。它是国民经济的物质基石。掌握能源就能掌握一个国家的命运，能源是一个国家的命脉。人们对能源的开放和有效利用率越高，那么人均生活水平和社会发展就会越高。工业革命以来，煤炭、石油等不可再生资源被加剧消耗，不仅会在未来造成能源短缺并且对现金的生态环境造成了恶劣的影响。现在全球变暖和人类可持续发展问题已经是科学家们着重研究的一个重要课题。如果保持环境友好型，在不污染环境的基础下又能为人类提供稳定可持续的能源是全球面临的一个重要战略问题。
1.1.1我国能源现状
当今，我国虽然是生产能源和消费能源的大国，但是人均水平仍然很低。随着时代的发展，能源的需求也在不断上升，但传统的不可再生能源有限，不可能一直开发利用这使得我国面临着能源短缺的问题。以此为背景，使用可再生能源和清洁能源已成为大势所趋，不仅可以解决能源短缺的问题，而且可以不用污染环境。
煤炭占据着我国能源的主导地位。但是煤炭是不可再生资源，更何况对环境有着极大的危害。虽然科技再进步，能源消耗在加剧，但是我国对煤炭资源的利用增长速度正在放缓,如图11所示：
图11我国动力煤产量和增长率
光能发电是一种新兴的可再生能源。光能发电具有普遍性，各个地方都有光能可直接开发利用。光能具有无害性，不会污染环境。光能具有巨大型和长久性，可以说光能是现今最大的可以开发利用的能源，并且太阳的能量是用之不竭的。因此研究光能发电具有很大的意义和未来发展前景。
1.1.2互补微电网现状
互补发电是一种复合式的稳定有效的发电方式。电力系统在不断地发展，采用互补微电网发电已经成为一种发展趋势，尤其是面对现在不可再生能源短缺和环境污染严重的现今状况而言。互补性微电网包括很多种：
风力柴油互补的微电网：将风电机和柴油发电机结合起来，进行互补发电，主要来解决偏僻地方村庄的供电。其主要是通过当风能充足时主要利用风能发电，来充分利用可再生资源风能，并将多余的风能存入储能装置中；当风能不足时利用储能装置里的能源和柴油发电机进行弥补发电，从而达到互补的目的，极大地利用了风能这一资源。但是柴油发电机会造成环境污染且所需柴油仍是不可再生资源，所以发电成本较高，效率比较低下，不太适合个体用户使用。
风光互补的微电网：将光能和风能结合起来进行互补发电。其原理为将光能和风能变换成直流存贮到储能装备中，当需要发电时，用逆变器将储能装置中的直流电逆变成交流电，以此来给用户供电。并且光能和风能在季节上也有很强的互补性，夏天光能强风能弱，冬天光能弱风能强，并且两种能源都属于可再生无污染能源，所以有很大的发展潜力。但是目前对于这方面的研究较少，处于刚刚起步的阶段，且不稳定因素太高，所以仍需研究开发。
风水互补微电网：将风能和水力发电结合起来进行互补发电。其原理为当风能充足时利用风能发电，并将多余的风能储存到蓄电池等储能装置中，剩余多余的风能供给大电网进行卖钱；当风能不足时，利用储能装置中和水力发电进行调节，因为水力发电具有很强的调节性，但当水力发电和储能装置中的电力都不够时，将由大电网进行供给不足的电量，来实现=互补发电。
微电网其实是一种包括负载和能源发电的系统。通过微电网可以提供电能并且为负载运行提供动力，它是一种根据用户的需要来提供发电的一种小规模的系统。美国日本等国家对微电网很早就开始研究，并在关键技术上有了一定的成就，他们正在向微电网更高电压和更大的容量方向上发展。而目前我国的微电网研究还处于起步阶段，国家电网是研究此项课题的主要机构。我国的一些地区已经开始进行微电网的实验和研究，其中最著名的可以说是珠海小岛上利用风光互补的微电网解决了整个岛上电能短缺的问题。
1.2研究意义
光电水电本身属于可再生能源，并且无污染，但是也存在很多问题。例如光水发电的成本很大，并且光能发电并不稳定，不容易控制，可能对电网的安全稳定会造成一定的冲击。所以要解决这些问题还要很长的路要走。
为充分利用光能和谁能，为用户以及电网提供更高经济效益，建立光水互补的微电网并与大电网进行并网，当微电网供电充足时将多余的电能提供给电网进行卖钱，当不足时大电网给微电网进行供电来解决电量不足的问题。根据不同的电价进行合理分配发电，以达到经济效益最大化。研究意义可分成以下几个方面：
能源种类方面来抗。光电和水电都是属于可再生无污染的新型能源，能源利用率更高，并且对环境污染小，可以有效缓解当今社会面临的环境问题。
目录
第1章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.1.1我国能源现状 1
1.1.2互补微电网现状 2
1.2研究意义 3
1.3研究方案和具体步骤 3
第二章 光水发电技术和光水互补微电网框架 5
2.1水力发电 5
2.1.1水电站现状 5
2.1.2水电站的发电计算 6
2.2光伏发电 7
2.2.1光伏发电现状 7
2.2.2光电机的输出功率 8
2.3储能技术 10
2.4光水互补的微电网构成和运行策略 10
2.4.1光水互补微电网的构成 11
2.4.2光水互补的
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微电网运行策略 12
第三章光水互补微电网优化运行的数学模型 13
3.1传统的电力系统的优化 13
3.2光水互补微电网数学模型描述 14
3.2.1光伏发电功率确定 14
3.2.2经济效益优化的数学模型 15
第四章 用粒子群优化算法对光水互补的微电网运行进行优化 17
4.1优化方法 17
4.2.1 PSO原理 18
4.2.2 PSO算法的基本步骤 20
4.3改进粒子群优化算法 21
4.3.1混沌粒子优化算法 22
4.3.2混沌粒子群优化算法 23
4.4基于混沌优化粒子群算法的微电网实现 24
4.4.1参数初始化和数据分析 24
4.4.2优化步骤 25
4.4.3仿真结果和分析 27
第五章 总结和展望 30
5.1全文总结 30
5.2展望 31
参考文献 32
致谢 33
附录 34
程序 34
外文翻译 40
第1章 绪论
1.1研究背景
能源，是指提供能量转化，为人类的发展提供各种动力的自然资源。它是国民经济的物质基石。掌握能源就能掌握一个国家的命运，能源是一个国家的命脉。人们对能源的开放和有效利用率越高，那么人均生活水平和社会发展就会越高。工业革命以来，煤炭、石油等不可再生资源被加剧消耗，不仅会在未来造成能源短缺并且对现金的生态环境造成了恶劣的影响。现在全球变暖和人类可持续发展问题已经是科学家们着重研究的一个重要课题。如果保持环境友好型，在不污染环境的基础下又能为人类提供稳定可持续的能源是全球面临的一个重要战略问题。
1.1.1我国能源现状
当今，我国虽然是生产能源和消费能源的大国，但是人均水平仍然很低。随着时代的发展，能源的需求也在不断上升，但传统的不可再生能源有限，不可能一直开发利用这使得我国面临着能源短缺的问题。以此为背景，使用可再生能源和清洁能源已成为大势所趋，不仅可以解决能源短缺的问题，而且可以不用污染环境。
煤炭占据着我国能源的主导地位。但是煤炭是不可再生资源，更何况对环境有着极大的危害。虽然科技再进步，能源消耗在加剧，但是我国对煤炭资源的利用增长速度正在放缓,如图11所示：
图11我国动力煤产量和增长率
光能发电是一种新兴的可再生能源。光能发电具有普遍性，各个地方都有光能可直接开发利用。光能具有无害性，不会污染环境。光能具有巨大型和长久性，可以说光能是现今最大的可以开发利用的能源，并且太阳的能量是用之不竭的。因此研究光能发电具有很大的意义和未来发展前景。
1.1.2互补微电网现状
互补发电是一种复合式的稳定有效的发电方式。电力系统在不断地发展，采用互补微电网发电已经成为一种发展趋势，尤其是面对现在不可再生能源短缺和环境污染严重的现今状况而言。互补性微电网包括很多种：
风力柴油互补的微电网：将风电机和柴油发电机结合起来，进行互补发电，主要来解决偏僻地方村庄的供电。其主要是通过当风能充足时主要利用风能发电，来充分利用可再生资源风能，并将多余的风能存入储能装置中；当风能不足时利用储能装置里的能源和柴油发电机进行弥补发电，从而达到互补的目的，极大地利用了风能这一资源。但是柴油发电机会造成环境污染且所需柴油仍是不可再生资源，所以发电成本较高，效率比较低下，不太适合个体用户使用。
风光互补的微电网：将光能和风能结合起来进行互补发电。其原理为将光能和风能变换成直流存贮到储能装备中，当需要发电时，用逆变器将储能装置中的直流电逆变成交流电，以此来给用户供电。并且光能和风能在季节上也有很强的互补性，夏天光能强风能弱，冬天光能弱风能强，并且两种能源都属于可再生无污染能源，所以有很大的发展潜力。但是目前对于这方面的研究较少，处于刚刚起步的阶段，且不稳定因素太高，所以仍需研究开发。
风水互补微电网：将风能和水力发电结合起来进行互补发电。其原理为当风能充足时利用风能发电，并将多余的风能储存到蓄电池等储能装置中，剩余多余的风能供给大电网进行卖钱；当风能不足时，利用储能装置中和水力发电进行调节，因为水力发电具有很强的调节性，但当水力发电和储能装置中的电力都不够时，将由大电网进行供给不足的电量，来实现=互补发电。
微电网其实是一种包括负载和能源发电的系统。通过微电网可以提供电能并且为负载运行提供动力，它是一种根据用户的需要来提供发电的一种小规模的系统。美国日本等国家对微电网很早就开始研究，并在关键技术上有了一定的成就，他们正在向微电网更高电压和更大的容量方向上发展。而目前我国的微电网研究还处于起步阶段，国家电网是研究此项课题的主要机构。我国的一些地区已经开始进行微电网的实验和研究，其中最著名的可以说是珠海小岛上利用风光互补的微电网解决了整个岛上电能短缺的问题。
1.2研究意义
光电水电本身属于可再生能源，并且无污染，但是也存在很多问题。例如光水发电的成本很大，并且光能发电并不稳定，不容易控制，可能对电网的安全稳定会造成一定的冲击。所以要解决这些问题还要很长的路要走。
为充分利用光能和谁能，为用户以及电网提供更高经济效益，建立光水互补的微电网并与大电网进行并网，当微电网供电充足时将多余的电能提供给电网进行卖钱，当不足时大电网给微电网进行供电来解决电量不足的问题。根据不同的电价进行合理分配发电，以达到经济效益最大化。研究意义可分成以下几个方面：
能源种类方面来抗。光电和水电都是属于可再生无污染的新型能源，能源利用率更高，并且对环境污染小，可以有效缓解当今社会面临的环境问题。
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