光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期預(yù)測技術(shù)研究

【摘要】：全球不斷增長的能源需求對世界各國提出了兩個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：氣候變化和能源安全，大力發(fā)展可再生能源成為世界各國應(yīng)對挑戰(zhàn)的共同選擇。太陽能是至今地球上最大的可用能量來源，利用太陽能發(fā)電的光伏系統(tǒng)具有安裝靈活，維護(hù)簡單，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，受到了世界各國的重視，尤其是并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展。但是由于受到太陽輻射和溫度等因素的影響，光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率具有波動性和間歇性，大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行會影響電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率進(jìn)行短期準(zhǔn)確預(yù)測，有利于電力系統(tǒng)調(diào)度部門統(tǒng)籌安排常規(guī)電源和光伏發(fā)電的配合，合理調(diào)整調(diào)度計(jì)劃，從而有效地減輕光伏發(fā)電系統(tǒng)接入對電網(wǎng)的不利影響，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并充分利用太陽能資源，有效發(fā)揮光伏發(fā)電的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。 本文對光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期預(yù)測技術(shù)進(jìn)行了探討和研究。首先將光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期預(yù)測技術(shù)分為兩類：基于太陽輻射和光伏發(fā)電系統(tǒng)模型的短期預(yù)測技術(shù)，基于歷史數(shù)據(jù)（氣象歷史數(shù)據(jù)、太陽輻射歷史數(shù)據(jù)、輸出功率歷史數(shù)據(jù)等）的短期預(yù)測技術(shù)。然后詳細(xì)研究了太陽輻射短期預(yù)測技術(shù)、基于太陽輻射和光伏發(fā)電系統(tǒng)模型的短期預(yù)測技術(shù)、基于歷史數(shù)據(jù)的短期預(yù)測技術(shù)這三部分內(nèi)容；在第一部分中，研究了瞬時(shí)太陽輻射預(yù)測、逐時(shí)太陽輻射預(yù)測和日總太陽輻射預(yù)測；在第二部分中，梳理了光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出特性模型，探討了MPPT的能量損失和轉(zhuǎn)換效率、光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性，提出了基于太陽輻射和光伏發(fā)電系統(tǒng)模型的短期預(yù)測技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程；在第三部分中，探討了基于太陽輻射強(qiáng)度的間接預(yù)測方法和基于光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率歷史數(shù)據(jù)的直接預(yù)測方法。接著重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了三種典型預(yù)測方法，分別是基于太陽能電池兩參數(shù)簡化直流模型的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期預(yù)測方法、基于改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期間接預(yù)測方法、基于改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期直接預(yù)測方法。最后介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期預(yù)測軟件包的編程實(shí)現(xiàn)。 本文對光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期預(yù)測技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)地梳理和研究，最終以軟件包的形式將各種預(yù)測方法加以整合。所研發(fā)的軟件包作為微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)高級應(yīng)用的一部分，成功應(yīng)用于國家863課題，安徽省電力科學(xué)研究院、合肥市供電公司有關(guān)分布式發(fā)電和微網(wǎng)的多個(gè)科研課題中，為光伏能量管理系統(tǒng)中輸出功率預(yù)測模塊的實(shí)現(xiàn)提供了借鑒和指導(dǎo)意義。 【關(guān)鍵詞】：可再生能源 光伏發(fā)電系統(tǒng) 輸出功率 短期 預(yù)測技術(shù) 太陽輻射 輸出特性模型 歷史數(shù)據(jù) BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 致謝9-16
• 第一章 緒論16-28
• 1.1 課題研究背景16-17
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-26
• 1.2.1 光伏發(fā)電17-22
• 1.2.2 光伏發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)22-24
• 1.2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期預(yù)測技術(shù)24-26
• 1.3 本文主要工作26-28
• 第二章 基礎(chǔ)理論28-36
• 2.1 概述28
• 2.2 太陽能電池原理28
• 2.3 太陽能電池發(fā)展28-30
• 2.4 太陽能電池分類30
• 2.5 光伏發(fā)電系統(tǒng)組成30-31
• 2.6 光伏發(fā)電系統(tǒng)分類31-32
• 2.7 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)分類32-34
• 2.8 并網(wǎng)逆變器控制方式34
• 2.9 本章小結(jié)34-36
• 第三章 太陽輻射預(yù)測技術(shù)36-46
• 3.1 概述36
• 3.2 瞬時(shí)太陽輻射預(yù)測36-39
• 3.2.1 ASHRAE 模型~([53-54])36-37
• 3.2.2 Hottel 模型~([55-56])37-39
• 3.2.3 基于系統(tǒng)辨識的瞬時(shí)預(yù)測模型~([57])39
• 3.2.4 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)預(yù)測模型~([58])39
• 3.3 逐時(shí)太陽輻射預(yù)測39-42
• 3.3.1 半正弦模型~([59])39-40
• 3.3.2 Collares-Pereira & Rabl 模型~([59])40
• 3.3.3 基于系統(tǒng)辨識的逐時(shí)預(yù)測模型~([57])40-41
• 3.3.4 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逐時(shí)預(yù)測模型~([60])41
• 3.3.5 其他逐時(shí)太陽輻射預(yù)測模型~([59,61,28,30])41-42
• 3.4 日總太陽輻射預(yù)測42-45
• 3.4.1 基于 ASHRAE 模型、Hottel 模型的日總太陽輻射預(yù)測42-43
• 3.4.2 日照百分率轉(zhuǎn)換模型~([62-65])43
• 3.4.3 別爾良德模型~([66-67])43-44
• 3.4.4 基于系統(tǒng)辨識的日總預(yù)測模型~([57,68-70])44
• 3.4.5 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的日總預(yù)測模型~([71-72])44-45
• 3.4.6 其他日總太陽輻射預(yù)測模型~([73])45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 基于太陽輻射和光伏發(fā)電系統(tǒng)模型的短期預(yù)測技術(shù)46-70
• 4.1 概述46
• 4.2 太陽能電池和光伏陣列輸出特性46-60
• 4.2.1 太陽能電池五參數(shù)直流模型46-47
• 4.2.2 太陽能電池五參數(shù)簡化直流模型~([76])47-55
• 4.2.3 太陽能電池單指數(shù)簡化直流模型~([77])55-57
• 4.2.4 太陽能電池兩參數(shù)簡化直流模型~([78])57-60
• 4.3 MPPT 的能量損失和跟蹤效率60-64
• 4.3.1 最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)的比較60-61
• 4.3.2 最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)的能量損失61-64
• 4.3.3 最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)跟蹤效率的測試64
• 4.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性64-67
• 4.4.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)元件故障模型64-66
• 4.4.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)可靠性模型66-67
• 4.5 基于太陽輻射和光伏發(fā)電系統(tǒng)模型的短期預(yù)測67-68
• 4.5.1 短期預(yù)測公式67-68
• 4.5.2 短期預(yù)測步驟68
• 4.6 本章小結(jié)68-70
• 第五章 基于歷史數(shù)據(jù)的短期預(yù)測技術(shù)70-73
• 5.1 概述70
• 5.2 基于太陽輻射強(qiáng)度的間接預(yù)測方法70-71
• 5.3 基于光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率歷史數(shù)據(jù)的直接預(yù)測方法71-72
• 5.3.1 基于支持向量機(jī)回歸的預(yù)測模型~([98])71-72
• 5.3.2 基于馬爾科夫鏈的預(yù)測模型~([99-100])72
• 5.3.3 基于系統(tǒng)辨識的預(yù)測模型~([57])72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 第六章 典型光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期預(yù)測方法的實(shí)現(xiàn)73-92
• 6.1 概述73
• 6.2 兩類預(yù)測技術(shù)的比較73-74
• 6.3 基于太陽能電池兩參數(shù)簡化直流模型的輸出功率短期預(yù)測方法74-78
• 6.3.1 預(yù)測步驟74
• 6.3.2 基于太陽能電池兩參數(shù)簡化直流模型的輸出功率短期預(yù)測模型74-76
• 6.3.3 預(yù)測結(jié)果分析76-78
• 6.4 基于改進(jìn) BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期間接預(yù)測方法78-86
• 6.4.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)78-79
• 6.4.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)79-80
• 6.4.3 基于改進(jìn) BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的太陽輻射短期預(yù)測模型80-84
• 6.4.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式84
• 6.4.5 預(yù)測結(jié)果分析84-86
• 6.5 基于改進(jìn) BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期直接預(yù)測方法86-91
• 6.5.1 預(yù)測模型輸入變量篩選86-89
• 6.5.2 基于改進(jìn) BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期預(yù)測模型89
• 6.5.3 預(yù)測結(jié)果分析89-91
• 6.6 本章小結(jié)91-92
• 第七章 光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期預(yù)測軟件包的編程實(shí)現(xiàn)92-100
• 7.1 概述92
• 7.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期預(yù)測軟件包92
• 7.3 太陽輻射短期預(yù)測模塊92-94
• 7.4 基于太陽輻射和光伏發(fā)電系統(tǒng)模型的短期預(yù)測模塊94-97
• 7.5 基于歷史數(shù)據(jù)的短期預(yù)測模塊97-99
• 7.6 本章小結(jié)99-100
• 第八章 總結(jié)和展望100-102
• 8.1 總結(jié)100
• 8.2 展望100-102
• 參考文獻(xiàn)102-110
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文110-111

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基于DSP的電源數(shù)字控制研究    李春燕

基于DSP2407的光伏方陣仿真電源的設(shè)計(jì)與研究    張熙霖

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光伏/微型燃?xì)廨啓C(jī)混合微電網(wǎng)的建模與仿真    周念成;鄧浩;王強(qiáng)鋼;李春艷;

戶用獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    李春華;劉維亭;姜文剛;

混合儲能方案平衡獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)功率變化    侯世英;房勇;孫韜;宋星;

光伏發(fā)電系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)    王景義;

聚光型光伏發(fā)電系統(tǒng)(CPV)的發(fā)展前景分析    黃維學(xué);徐璞;

光伏發(fā)電系統(tǒng)中MPPT算法的研究與分析    徐亮;翟慶志;王寧;

一種新型的風(fēng)力-太陽能光伏互補(bǔ)分布式發(fā)電    黃護(hù)林;陳昊;

光伏發(fā)電實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探討    白連平;張巧杰;

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)儲能新方法    孟昭淵;

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制    孫亞寧;

光伏發(fā)電系統(tǒng)中的直流變換器綜述    辛煜;王智靈;何淼;陳宗海;

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在海上的應(yīng)用    李濤

將太陽能電池板裝進(jìn)玻璃幕墻    黎方益 李之政 曾丁丁

國內(nèi)首座太陽能聚光光伏示范電站在我市建成    記者 任君

光伏并網(wǎng)發(fā)電離我們還有多遠(yuǎn)    許圣王健

太陽能光伏發(fā)電：何時(shí)點(diǎn)亮中國家庭    本報(bào)實(shí)習(xí)記者 范麗敏

太陽能：給奧運(yùn)“增光添熱”    趙永新

光伏產(chǎn)業(yè)在燦爛陽光下激情揮舞    本報(bào)記者　　李文絢　　陶俊

在荒漠地區(qū)發(fā)展光伏發(fā)電有作為    王艷明

綠色企業(yè)家的光榮與尷尬    王義偉

綠色能源為奧運(yùn)增光添彩    任啟平祝福艷 張一鳴 張麗婭

光伏發(fā)電系統(tǒng)效率提高理論方法及關(guān)鍵技術(shù)研究    朱艷偉

光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行理論與關(guān)鍵技術(shù)研究    徐瑞東

光伏發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術(shù)研究    曹太強(qiáng)

光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)綜合控制策略研究及實(shí)現(xiàn)    吳理博

光伏跟蹤系統(tǒng)智能控制方法的研究    徐曉冰

光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變技術(shù)研究    吳春華

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)MPPT及孤島檢測新技術(shù)的研究    張超

分布式風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)控制與最大功率跟蹤策略研究    劉立群

太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制策略研究    董密

三相并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行控制策略    劉飛

蟻群并聯(lián)光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    姚利明

安多100kWp獨(dú)立運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析    楊毅男

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池充放電控制策略    陳海

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT的模糊PID控制研究    連瑞娜

光伏發(fā)電系統(tǒng)的蒙特卡羅序貫仿真和可靠性分析    陳閩江

光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率短期預(yù)測技術(shù)研究    王磊

基于TMS320F2812 DSP的太陽能獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)    孔曉麗

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)建模及對配電網(wǎng)電壓、網(wǎng)損的影響    謝麗美

單級式并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)用逆變器的研究    焦在強(qiáng)

基于輸出電流的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤算法研究    蔡曉峰