基于光伏陣列板供電的能源控制系統(tǒng)的研究

【摘要】：近年來,隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展以及各國政府對基于新能源設備的離散微電網(wǎng)的投資與扶持,越來越多的分布式控制綠色智能房屋模型走進人們的視野。本文中,模型預測控制作為一種最優(yōu)控制方法,被用于智能房屋的能源管理系統(tǒng)中。在考慮到諸如室外溫度及太陽輻射的干擾情況的前提下,該系統(tǒng)的目的是收集太陽能陣列板產(chǎn)生的電能,將其最優(yōu)化利用到熱泵中以控制室內(nèi)溫度并滿足各負載的電能需求。本文中智能房屋管理系統(tǒng)包括熱力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)兩大部分:(1)熱力系統(tǒng)的物理模型通過二次規(guī)劃問題進行描述。在達到控制室內(nèi)溫度在參考溫度附近的同時,熱泵的電力消耗得到合理分配,從而達到能源的最大化利用。與此同時,熱泵的電力消耗作為熱力系統(tǒng)的控制輸入將作為電力系統(tǒng)負載的一部分進行仿真計算。(2)相對于熱力系統(tǒng),電力系統(tǒng)將通過MPC(模型預測控制)控制算法中的MIMO(多輸入多輸出)線性系統(tǒng)建立狀態(tài)空間模型。對于該模型的最優(yōu)化問題,我們基于不同控制要求項的總和,建立成本函數(shù)。其目標是不僅能夠滿足總體電力需求,而且在控制過程中能夠優(yōu)先使用太陽能光伏陣列板直接供電,從而減少對電池供電的依賴。本文所建立的模型中使用的數(shù)據(jù)均來自Fraunhofer Institute在德國馬格德堡市的測量數(shù)據(jù)。 【關鍵詞】：電力系統(tǒng) 熱力系統(tǒng) 熱泵 智能房屋 模型預測控制 太陽能光伏陣列板
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU855
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 可再生能源9-11
• 1.1.1 可再生能源的發(fā)展歷史9-10
• 1.1.2 可再生能源的發(fā)展背景10
• 1.1.3 可再生能源的發(fā)展現(xiàn)狀簡介10-11
• 1.2 智能房屋系統(tǒng)概述11-12
• 1.3 國內(nèi)關于智能房屋供電管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 熱泵組成及工作原理13-16
• 1.4.1 工作原理13-15
• 1.4.2 熱泵的分類15-16
• 1.5 光伏陣列板概述16-17
• 1.5.1 工作原理16-17
• 1.5.2 光伏陣列板的發(fā)展現(xiàn)狀17
• 1.6 模型預測控制-MPC17-18
• 1.7 研究目的及意義18-20
• 第二章 熱力系統(tǒng)理論基礎及數(shù)據(jù)模擬20-40
• 2.1 模型概述20-22
• 2.2 狀態(tài)空間方程的表達方式22-24
• 2.3 模型預測控制算法24-30
• 2.3.1 基于目標計算的參考信號追蹤問題24-25
• 2.3.2 無擾動情況下的狀態(tài)空間方程25-27
• 2.3.3 帶擾動的靜態(tài)空間方程27-30
• 2.4 結果與分析30-40
• 2.4.1 無擾動模擬結果30-31
• 2.4.2 帶擾動變量的模擬結果31-40
• 第三章 電力系統(tǒng)模型理論及數(shù)據(jù)分析40-55
• 3.1 模型描述40-41
• 3.2 狀態(tài)空間方程的表達形式41-45
• 3.3 模型控制預測方法45-46
• 3.4 結果及分析46-55
• 3.4.1 第一季度數(shù)據(jù)仿真及分析47-50
• 3.4.2 第二季度數(shù)據(jù)仿真及分析50-51
• 3.4.3 第三季度數(shù)據(jù)仿真及分析51-53
• 3.4.4 第四季度數(shù)據(jù)仿真及分析53-55
• 第四章 總結與展望55-57
• 4.1 總結55
• 4.2 展望55-57
• 參考文獻57-59
• APPENDIX59-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士學位期間撰寫的論文72

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