抽水蓄能—太阳能系统联合运行可行性研究

【摘要】：随着我国国民经济和社会的发展,不仅要求电力系统的供电量持续增加,对供电质量的要求也越来越高。为了弥补太阳能发电的不足,保证电网安全、稳定、经济运行,建设抽水蓄能电站越来越得到人们的共识。而且抽水蓄能电站能够降低电力系统燃料消耗,改变能源结构,缓解发电与灌溉区的用水矛盾等。因此,本文提出蓄能电站—光伏电站联合运行发电,不但充分利用了太阳能资源,结合抽水蓄能联合发电,提高了发电质量,保证电网稳定、安全的运行。 首先,介绍了光伏发电系统的设计方法。由于太阳光能量的变化无规律性、负载功率的不确定性以及太阳电池特性的不稳定性等因素的影响,因此太阳能光伏系统的设计比较复杂。太阳能光伏系统设计时,一般采用根据负载消费量决定所需的太阳电池容量的方法。而且本文将环境价值标准引入光电行业,相对与煤电评估光伏电站的减排污染物的环境价值。 其次,利用BP神经网络方法,建立了光伏系统发电功率的预测模型。影响光伏功率输出的因素很多,本文在仅考虑光照强度和环境温度条件下,利用光照强度和环境温度的历史数据,预测光伏电站实时发电功率,结果证明,预测精度满足要求,而且如果增加影响因素约束,预测结果会更高。 最后,提出了系统联合优化运行的数学模型。在考虑了电力系统并网要求,当地24小时负载情况下,建立了使联合发电系统获得最优收益的模型。该模型从联合系统的角度出发,利用抽水蓄能的调峰调频作用,实现局域电网的电力调度,同时缓解了光伏系统输出功率对局域电网的冲击。充分考虑了该联合运行系统的约束条件,利用改进的多目标优化方法NSGA-Ⅱ,在对比光伏电站独立运行发电出力情况,验证了抽水蓄能电站—光伏电站联合系统在接入局域电网时能更安全可靠运行,且能获得更高收益。 通过以上研究,证明抽水蓄能电站—光伏电站联合运行能缓解光伏电站接入对局域电网的影响,灵活地为用户提供较理想、可靠的电能,最大化地实现太阳能与水能资源的价值。 【关键词】：抽水蓄能电站 独立光伏系统设计 环境效益 光伏功率预测 联合运行
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TV743
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 选题背景及其意义10
• 1.2 国内外研究动态10-13
• 1.2.1 太阳能研究动态10-12
• 1.2.2 抽水蓄能研究动态12-13
• 1.3 课题研究内容13-14
• 1.4 预期成果和可能的创新点14-15
• 第2章 抽水蓄能基本知识15-22
• 2.1 我国电力系统的发展形势15
• 2.2 抽水蓄能电站的工作原理15-16
• 2.3 抽水蓄能水泵-水轮机组16-19
• 2.3.1 水泵水轮机的发展16-17
• 2.3.2 可逆式水泵水轮机的发展17-18
• 2.3.3 水泵水轮机出力计算18-19
• 2.4 抽水蓄能电站静态效益19-21
• 2.4.1 容量效益19-20
• 2.4.2 节煤环保效益20-21
• 2.5 小结21-22
• 第3章 光伏电站设计及环境效益22-40
• 3.1 太阳能资源概述22-27
• 3.1.1 太阳能的优缺点22
• 3.1.2 太阳辐射强度的影响因素22-24
• 3.1.3 中国太阳能资源分布24-25
• 3.1.4 太阳能光伏电池利用的历史和现状25-26
• 3.1.5 太阳能发电理论26-27
• 3.2 太阳能光伏系统设计27-31
• 3.2.1 设计及计算方法27-30
• 3.2.2 算例分析30-31
• 3.3 环境价值31-34
• 3.3.1 环境价值估算31-32
• 3.3.2 燃煤污染物排放量32-34
• 3.4 光伏功率预测34-39
• 3.4.1 光伏功率预测方法及影响因素35-37
• 3.4.2 BP神经网络预测模型37-39
• 3.5 小结39-40
• 第4章 抽水蓄能电站—光伏电站联合优化运行40-51
• 4.1 联合系统意义40
• 4.2 多目标优化算法40-43
• 4.2.1 基于进化算法的多目标优化算法41
• 4.2.2 NSGA-Ⅱ多目标优化算法原理41-43
• 4.3 联合系统模型设计43-45
• 4.3.1 联合运行系统的工作原理43-44
• 4.3.2 联合运行系统的数学模型44-45
• 4.4 算例分析45-48
• 4.5 光伏系统独立运行时的仿真计算48-49
• 4.6 抽水蓄能电站—光伏电站联合运行与光伏系统独立运行的结果比较49-50
• 4.7 本章小结50-51
• 第5章 结论与展望51-52
• 5.1 结论51
• 5.2 展望51-52
• 参考文献52-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文57-58
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作58-59
• 致谢59

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