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1、HUNAN UNIVERSITY毕 业 论 文论文题目独立新能源混合发电系统的最优容量配置学生姓名 学生学号专业班级自动化4班学院名称电气与信息工程学院指导老师学院院长2015年5月23日第 IV 页 湖南大学毕业设计(论文) 摘要目前国内电力资源充沛，覆盖广泛，但是我国地理条件的制约，那些偏远山区等地仍然处于电力供应匮乏的境地。考虑到成本投入太大，维修不便等因素，单靠电网覆盖供电不现实，不过考虑到那些地方太阳能风能资源丰富，因此研究独立新能源混合发电系统来解决这一困境是当今最好的方法。本文在参考了大量国内外的独立新能源混合发电系统研究的文献的基础上，采用果蝇优化算法，对独立新能源混合发电系统
2、的最优容量配置进行了研究，其主要内容如下：本文首先根据一些偏远山区实际地理状况以及风能太阳能条件，对独立新能源混合发电系统的结构进行整体设计并介绍了其工作原理。并对组成混合发电系统的各模块进行了建模分析介绍。其中包括风力发电机组发电量模型、光伏阵列发电量模型、蓄电池充电状态模型。各发电装置都是独立运行的，但同时考虑到风能，光能和负载的变化，这些发电装置需要相互协调才能使系统更加安全，稳定，经济的运行。因此需要根据条件确定光伏发电机组，风力发电机组的容量，以及蓄电池的容量。鉴于此，本文通过建立的新能源混合发电系统的数学模型，应用果蝇优化算法对其进行优化。以发电系统最小运行成本为优化目标，以系统供
3、电的可靠性为约束条件。通过在 MATLAB 中编写程序对实际情况下系统运行进行仿真，计算出理论情况下的设计类型，以及各发电部件数量。最终结果表明：果蝇优化算法比传统的设计方法更容易对系统容量进行配置。关键词：独立新能源混合发电系统；容量配置；果蝇算法AbstractAt present, the resources of electricity are abundant and cover widely the domestic. But the remote areas and other places are still lack of electricity supply. It is
4、unpractical if the electricity grid power alone since it costs too much and is not convenient for maintenance and other factors. However,considering the resources of the solar energy and the wind energy is plentiful in those places, so the best way to solve the problem is the independent new energy
5、hybrid generating system. This paper referred to a lager number of independent new energy hybrid power systems at home and abroad on the basis of the research literature,adopting to the Fruit Flies Optimization Algorithm(FOA) and researching independent new energy hybrid power systems,the optimal ca
6、pacity configuration of its main contents are as follows:This article designs the structure of the independent new energy hybrid power generation system as a whole and introduces the principle of operation according to the realities of geography in some remote areas as well as wind and solar energy
7、conditions,and then introduces the modeling analysis including wind turbine power generation model, photovoltaic array output model,battery charging state model.In view of that,this paper optimizes them by establishing the mathematical model of new mixed energy power generation system and the applic
8、ation of FOA,in power system operation cost minimum as the optimization goal, based on the reliability of the system power supply constraints. Programming in MATLAB system runs into to the actual situation Line simulation, calculates the theoretical design type selection of the cases, and the number
9、 of each generator parts.And finally, the result shows: the designed method of FOA is easier to deploy capacity of systems than traditional methods.Keywords: Independent new energy hybrid power systems; Capacity allocation ; Fruit flies algorithm 目 录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1毕业设计的背景及目的11.2 国内外风能和太阳能发电现
10、状21.2.1 风力发电现状21.2.2 太阳能发电的发展现状31.2.3独立互补新能源发电系统的提出41.3 新能源混合发电系统的国内外研究现状51.3.1 国外新能源混合发电系统研究现状51.3.2 国内混合发电系统研究现状51.4 本文的主要内容6第二章 独立新能源发电系统设计建模82.1 独立新能源混合发电系统结构82.2 新能源混合发电系统的数学模型92.2.1 风力发电机模型92.2.2 光伏发电模型102.2.3 蓄电池模型112.2.4 柴油发电机模型122.3 本章小结12第三章 基于果蝇算法混合发电系统的容量配置设计133.1 果蝇算法133.1.1 果蝇算法简介133.1
11、.2 果蝇算法的原理133.2 混合发电系统优化设计模型的建立153.2.1 混合发电系统目标函数的确定153.2.2 系统最优容量配置的约束条件173.2.3 独立新能源混合发电系统优化设计步骤183.3混合发电系统设计仿真及其结果193.4 本章小结22总 结22致 谢23参考文献24第 24 页 湖南大学毕业设计(论文) 第1章 绪论1.1毕业设计的背景及目的随着人类科学技术发展，人类对石油、煤炭等不可再生能源的需求日益加大，我们深刻意识到能源危机问题日益严重，这促进人们不断对可再生能源的开发利用。能源是人类日常生活不可或缺的一部分，是保证国家经济增长的关键。随着经济的增长，我国对能源的
12、需求也逐年加大，然而我国的能源构成主要是煤炭。大量开采煤炭，不仅面临着煤炭枯竭的困境，还对环境造成了严重的破坏。因此，能源与经济发展如何才能可持续的发展是我们亟待解决的问题。近几年，国际环保组织加大对环境问题的关注力度，人们环保意识提高。在如此国际化形式下，新能源的研究与发展迎来了春天。其可靠的经济适用性，使得新能源技术得到了飞速的发展。风能发电、光伏发电保持每年30%以上增速 。就目前形式来看，新能源技术已日益成熟，已初步具备商业化应用的条件。我国虽处于发展中国家，但我国的电力技术发展却在发展中国家中，甚至发达国家中都相对突出。从我国当今的发展现状来看，是以电能取代不可再生能源的，因此经济增
13、长对电能的依赖性很高。然而从我国的国情来看，目前中国沿海的海岛电站多数采用柴油机发电系统，柴油机发电系统不仅发电效率低，而且排放的废气对环境造成了很严重的污染。并且因海岛一般都离大陆很远，柴油机发电成本就水涨船高了，因而综合环保经济等方面来看，柴油发电经济性不高；同样占我国领土绝大多数面积的农村偏远地区，那里的人民主要还是靠燃烧秸秆、柴火等物质来提供能源，环境破坏更加严重。根据可靠的调查数据显示，我国还有约2万个村，约合800多万户农民还处于落后的无电可用的生活条件下 。因此，有效的结合当地的有利条件开发建设新能源发电系统，是解决这些地区用电的唯一途径，与此同时还可以促进这些地区的经济发展和环
14、境改善，可谓是一举多得。众所周知，我国中西部偏远地区的农村、东部沿海地区的海岛上太阳能和风能资源都很丰富。如果只是单独的风力发电或者太阳能发电，往往因天气气候的原因，会对发电产生巨大的影响，难以提供稳定的电能。如遇到风力太大或者太小天气，夜晚期间或者阴雨天气，这些难以避免的天气因素都会对发电造成影响。往往白天太阳能资源丰富时，一般风速较小；而在夜晚太阳能资源较弱时，一般风速较大；往往在太阳能资源比较弱的冬天风能资源却很丰富，而在风能资源较少的夏天太阳能资源却很丰富。如此看来，如果能将太阳能资源和风能资源有效的结合起来使用，两者相辅相成，势必能很大程度的充分利用太阳能和风能资源。然而新能源混合发
15、电系统就具备这样的优势，它可以弥补两者在时间上的互异性。同时利用清洁的可再生能源发电，不会对当地的环境造成污染，而且还会降低发电成本。因此研究新能源混合发电系统对解决我国偏远山区农村和孤岛的用电问题有着重要的意义。1.2 国内外风能和太阳能发电现状1.2.1 风力发电现状进入21世纪以来，世界各国对不可再生能源的需求量越来越大，然而这些不可再生能源已经快到濒临枯竭的地步，人们开始重视新能源的发展，利用风能、太阳能发电的模式来取代利用不可再生能源发电的模式。专家预测，到2050年，全世界可再生能源供应量在能源总量中的占比将超过50%。一些发达国家也表示将着手把可再生能源作为支持国家发展的新兴能源。实际上，从20世纪末开始，全世界的火力，水力发电都发展得比较缓慢，核电的发展更是缓慢，但风力发电却在能源发电中崭露头角，发展得相当快。下图为近年来世界各国各地区的风能装机容量 。表Error! No text of specified style in document.1 世界
