并網(wǎng)型風(fēng)電與光熱發(fā)電的協(xié)調(diào)控制研究

【摘要】：隨著人們對(duì)新能源的不斷開發(fā)和利用,風(fēng)能和太陽(yáng)能已成為新能源領(lǐng)域中可開發(fā)利用水平最高,最具商業(yè)化發(fā)展的新型清潔能源,以風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電為核心的新能源發(fā)電技術(shù)也成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。而解決間歇性并網(wǎng)難題,降低風(fēng)電、太陽(yáng)能光伏與光熱發(fā)電成本,提高經(jīng)濟(jì)效益是科學(xué)用能的關(guān)鍵。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以利用風(fēng)能和太陽(yáng)能天然的互補(bǔ)性實(shí)現(xiàn)各能源間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。在此背景下,對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)電與光熱發(fā)電的協(xié)調(diào)控制進(jìn)行研究。論文根據(jù)風(fēng)能與太陽(yáng)能的互補(bǔ)性原理,提出了并網(wǎng)型風(fēng)電與光熱互補(bǔ)發(fā)電的功率協(xié)調(diào)控制,給出了協(xié)調(diào)控制的結(jié)構(gòu)和控制策略,并根據(jù)白天和夜間風(fēng)速和光照情況,提出了四種工作模式。首先以變槳距風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象,采用模糊自適應(yīng)控制方式控制風(fēng)機(jī)的槳距角變化,以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)輸出功率的控制。然后對(duì)槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)采用MPC(Model Predictive Control,模型預(yù)測(cè)控制)控制實(shí)現(xiàn)電站的聚光集熱、蓄熱換熱和汽輪機(jī)發(fā)電過程的控制。采用基于NSGA-Ⅱ(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,帶精英策略的快速非支配排序遺傳算法)的分級(jí)遞階控制方法,以系統(tǒng)的整體并網(wǎng)效益最大和棄風(fēng)量最小為目標(biāo)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù),采用NSGA-Ⅱ算法解決多目標(biāo)優(yōu)化問題,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)和光熱發(fā)電子系統(tǒng)的優(yōu)化控制。在Matlab環(huán)境下建立風(fēng)電與光熱發(fā)電仿真模型,對(duì)風(fēng)電和光熱發(fā)電的功率控制過程進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證了基于NSGA-Ⅱ算法的分級(jí)遞階控制方法在并網(wǎng)型風(fēng)電與光熱發(fā)電協(xié)調(diào)控制的可行性。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 光熱發(fā)電 協(xié)調(diào)控制 模糊自適應(yīng)控制 NSGA-Ⅱ算法
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM61
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 論文的選題背景和研究意義8-9
• 1.1.1 選題背景8-9
• 1.1.2 研究意義9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外風(fēng)電與光熱發(fā)電的發(fā)展9-10
• 1.3 論文的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容11-13
• 2 并網(wǎng)型風(fēng)電與光熱互補(bǔ)發(fā)電原理13-23
• 2.1 互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)13-14
• 2.2 協(xié)調(diào)控制策略14-15
• 2.3 槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電原理15-18
• 2.3.1 槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)15-16
• 2.3.2 槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型16-18
• 2.4 風(fēng)力發(fā)電結(jié)構(gòu)及原理18-23
• 2.4.1 風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)18-19
• 2.4.2 風(fēng)力機(jī)的能量轉(zhuǎn)換19-23
• 3 風(fēng)電與光熱發(fā)電子系統(tǒng)的控制研究23-38
• 3.1 槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電的控制23-30
• 3.1.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)23-24
• 3.1.2 太陽(yáng)能跟蹤控制原理24-25
• 3.1.3 電站系統(tǒng)控制策略25-27
• 3.1.4 仿真模擬27-30
• 3.2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制30-38
• 3.2.1 變槳距風(fēng)機(jī)的功率控制30-31
• 3.2.2 模糊自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)31-34
• 3.2.3 風(fēng)電功率仿真模型34-35
• 3.2.4 仿真分析35-38
• 4 基于NSGA-Ⅱ的風(fēng)電與光熱發(fā)電協(xié)調(diào)控制38-46
• 4.1 NSGA-Ⅱ算法38-40
• 4.1.1 快速非支配排序38
• 4.1.2 擁擠度計(jì)算與比較38-39
• 4.1.3 模擬二進(jìn)制交叉原理39
• 4.1.4 多項(xiàng)式突變39-40
• 4.1.5 重組再選擇40
• 4.2 風(fēng)電與光熱發(fā)電的協(xié)調(diào)控制40-44
• 4.2.1 目標(biāo)函數(shù)的建立40-42
• 4.2.2 功率協(xié)調(diào)控制器的設(shè)計(jì)42
• 4.2.3 功率協(xié)調(diào)控制過程42-44
• 4.3 仿真分析44-45
• 4.4 小結(jié)45-46
• 結(jié)論46-47
• 致謝47-48
• 參考文獻(xiàn)48-51
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果51

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