組合蓄能離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)及其優(yōu)化設計.pdf

1、由于能源危機和環(huán)境危機，新能源特別是太陽能和風能的開發(fā)和利用得到了世界各國的青睞。光伏發(fā)電系統(tǒng)是一種清潔的新能源發(fā)電裝置，具有無污染、無噪聲、安全可靠、環(huán)保美觀、故障率低、壽命長的優(yōu)點，從而得到了廣泛的發(fā)展。離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)在那些遠離電網(wǎng)而又必需電力的地方應用較為經(jīng)濟和普遍。
　　 由于太陽輻射與用戶負荷二者之間的供需失配，現(xiàn)階段常規(guī)離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)通常采用蓄電池作為能量緩沖裝置，但蓄電池蓄能密度低，常規(guī)光伏發(fā)電系統(tǒng)往往由于

2、蓄電池的能量緩沖容量不足而很難實現(xiàn)自治運行（即系統(tǒng)在只有光伏電能而無其他后備能源的前提下，能夠滿足用戶需求，保證系統(tǒng)供電可靠）。雖然采用電解水制氫作為能量緩沖的氫氣蓄能式光伏發(fā)電系統(tǒng)可以解決系統(tǒng)自治運行的問題，但是系統(tǒng)存在效率降低、單位成本較高以及燃料電池負載跟隨性差等缺點。為了解決單一蓄能離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的缺點，采用蓄電池與電解水制氫相結(jié)合的組合蓄能光伏發(fā)電系統(tǒng)。組合蓄能的方式充分發(fā)揮了蓄電池效率高、動態(tài)響應快和氫氣能量密度高、無泄

3、漏、適宜長期儲能的優(yōu)點，形成了優(yōu)勢互補。本文的研究重點是在保證系統(tǒng)實現(xiàn)自治運行的基礎上，對離網(wǎng)型組合蓄能光伏發(fā)電系統(tǒng)進行優(yōu)化設計與成本分析。
　　 論文首先闡述了光伏發(fā)電的基本原理和發(fā)展現(xiàn)狀，特別介紹了離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)及其發(fā)展現(xiàn)狀。另外還比較全面的介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)中所采用的各種儲能方式，主要包括蓄電池、電解水制氫蓄能、抽水蓄能、壓縮空氣蓄能、飛輪蓄能、超導儲能。
　　 其次，論文對常規(guī)系統(tǒng)和氫氣蓄能式系統(tǒng)的優(yōu)缺點進行

4、了分析，并介紹了組合蓄能光伏發(fā)電系統(tǒng)及其組成和工作原理。在保證系統(tǒng)能夠自治運行和效率最優(yōu)的基礎上，對組合蓄能光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制策略和優(yōu)化設計進行了分析研究。本文還提出了成本優(yōu)化控制策略，即在犧牲一定效率的基礎上（增加了太陽能電池板的尺寸），有效地降低系統(tǒng)儲能元件（如電解水制氫裝置，燃料電池等）的尺寸，從而系統(tǒng)總體成本下降。此外，還給出了光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電成本的計算方法。
　　 最后，根據(jù)本文所提出的優(yōu)化設計方法和控制策略對組合蓄能