亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于遺傳算法的風(fēng)電混合儲能容量優(yōu)化配置

        2015-06-26 10:22:02楊國華朱向芬周鑫丁曉花衛(wèi)寧波馬玉娟王金梅
        電氣傳動 2015年2期
        關(guān)鍵詞:電容器生命周期蓄電池

        楊國華,朱向芬,周鑫,丁曉花,衛(wèi)寧波,馬玉娟,王金梅

        (1.寧夏大學(xué)電氣工程與自動化系,寧夏銀川750021;2.寧夏沙漠信息智能感知自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,寧夏銀川750021)

        1 引言

        風(fēng)能是一種清潔能源,但由于自然條件的變化,風(fēng)速和風(fēng)向不斷的、隨機(jī)的變化,導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電輸出功率具有不穩(wěn)定性和不可預(yù)測性,直接影響微電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行,而通過風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和儲能設(shè)備的協(xié)調(diào)配合,可以提高風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的可調(diào)度性和可控性。

        近年來,混合儲能的容量配置及控制策略得到廣泛的關(guān)注?;旌蟽δ軐⑷萘啃?、壽命長、功率比較高儲能環(huán)節(jié)與容量比較大、循環(huán)次數(shù)受限、相對能量比高、功率比低的儲能環(huán)節(jié)結(jié)合使用,如將超級電容器與蓄電池混合。但是對混合儲能的研究仍然處于初級階段,而且研究主要集中在控制策略上,對容量配置的研究較少。目前對容量配置的研究大多按照經(jīng)驗(yàn)配置混合儲能的容量,未用定量的分析[1-2]。本文中風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能裝置是蓄電池和超級電容器混合組成的,混合儲能系統(tǒng)的容量配置是一個非線性規(guī)劃問題,利用遺傳算法進(jìn)行求解,配置混合儲能裝置的全生命周期最小費(fèi)用[3-8]。

        2 模型分析

        基于蓄電池和超級電容器混合儲能獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。當(dāng)風(fēng)速比較大時,儲能裝置處于充電狀態(tài),將電能存儲起來;當(dāng)風(fēng)速比較弱或者峰值負(fù)荷時儲能裝置為負(fù)荷供電,以保證系統(tǒng)平穩(wěn)連續(xù)的供電,提高供電可靠性。

        圖1 獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of stand along wind generation system

        2.1 蓄電池的模型

        每個蓄電池的額定電壓為Ub(V),額定容量為Cb(A·h),假設(shè)蓄電池組由m個蓄電池組成,則總的儲能量Eb(MW·h)為

        當(dāng)蓄電池放電時,假設(shè)最大放電深度為DOD 時,則蓄電池組的最小的剩余儲能量Ebmin(MW·h)為

        蓄電池通常以C10的時間率放電,則蓄電池組輸出功率的額定值為

        2.2 超級電容器的模型

        每個超級電容器的端電壓為Uc,電容值為Cc,假設(shè)超級電容器組由n 個超級電容器組成,則總的儲能量為

        在實(shí)際情況中,超級電容器的工作電壓有一個范圍,記為Ucmin~Ucmax,則該超級電容器組的最大儲能量為

        最小值為

        假設(shè)超級電容器工作電流的最大值為Icmax,則超級電容器組輸出功率的最大值可表示為

        2.3 混合儲能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)

        系統(tǒng)中風(fēng)電的輸出功率Pw和負(fù)荷功率P1都有很大的波動性,導(dǎo)致隨著時間的變化儲能部分的儲能量也在不斷變化。

        記不平衡功率為

        式中:ηc為風(fēng)電系統(tǒng)中逆變器的功率轉(zhuǎn)換率。

        當(dāng)ΔP>0時儲能裝置處于充電狀態(tài),儲能裝置的儲能量可以表示為

        當(dāng)ΔP<0時儲能裝置處于放電狀態(tài),儲能裝置的儲能量可以表示為

        式中:Eb(kt),Ec(kt)為在kt時刻蓄電池組和超級電容器組的儲能量;Eb[(k-1)t],Ec[(k-1)t]為(k-1)t時刻蓄電池組和超級電容器組的儲能量;Pb(kt),Pc(kt)為kt時刻蓄電池組和超級電容器組的充電和放電功率;ηbc,ηcc為蓄電池組和超級電容器組充電效率;ηbd,ηcd為蓄電池組和超級電容器組放電效率。

        3 基于遺傳算法儲能容量的優(yōu)化配置

        基于蓄電池和超級電容器互補(bǔ)性,將二者混合使用。其中蓄電池承擔(dān)不平衡功率ΔP中的基本部分,超級電容器承擔(dān)不平衡功率ΔP 中的波動部分,以減少蓄電池的充放電次數(shù),延長了蓄電池的壽命,改善了儲能裝置的性能,提高供電可靠性。

        3.1 LPSP計(jì)算流程

        風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行指標(biāo)是負(fù)荷缺電率LPSP(loss of power supply probability),負(fù)荷缺電率LPSP 是負(fù)荷缺電量Elps 與負(fù)荷總需求量El 的比值。即

        當(dāng)風(fēng)電功率滿足負(fù)荷需求(ΔP>0)時,負(fù)荷缺電量Elps=0,儲能裝置充電,當(dāng)風(fēng)電功率不足(ΔP<0)時,儲能裝置放電補(bǔ)充電源功率的缺額,即

        3.2 生命周期費(fèi)用

        IEC 60300—3—3(國際電工委員會制定的生命周期費(fèi)用的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn))中的條例[9]規(guī)定設(shè)備的生命周期費(fèi)用(life cycle cost,LCC)是指設(shè)備從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、維修和廢棄的整個過程中產(chǎn)生的總費(fèi)用[10]。包括購買費(fèi)用,擁有費(fèi)用和處理費(fèi)用即

        式中:LCC為生命周期費(fèi)用;Civ為設(shè)備的購買費(fèi)用;Cow為設(shè)備的擁有費(fèi)用;Cdc為設(shè)備的處理費(fèi)用(殘值費(fèi)用和報(bào)廢費(fèi)用)。

        設(shè)備的生命周期費(fèi)用中,購買費(fèi)用隨時間增長所占的比例下降,擁有費(fèi)用隨時間的增長而上升,在很多情況下,購買設(shè)備的費(fèi)用低于生命周期的擁有費(fèi)用,因此應(yīng)該考慮設(shè)備的整個生命周期的費(fèi)用,而不只是考慮初始價格,這樣更符合實(shí)際情況,更具有現(xiàn)實(shí)意義。

        儲能系統(tǒng)優(yōu)化的目標(biāo)模型為購買費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用和處理費(fèi)用4大費(fèi)用之和,即

        式中:Civ為購買費(fèi)用;Coc為運(yùn)行費(fèi)用(包括實(shí)驗(yàn)、安裝、損耗、人工費(fèi)用等);Cmc為維護(hù)費(fèi)用(包括故障前后的維護(hù)費(fèi)用);Cdc為處理費(fèi)用(包括報(bào)廢費(fèi)用和殘值費(fèi)用)。

        3.3 優(yōu)化約束條件

        考慮獨(dú)立風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行特性及儲能系統(tǒng)的管理策略,建立約束條件如下:

        式中:m為儲能系統(tǒng)中蓄電池的個數(shù);n為儲能系統(tǒng)中超級電容器的個數(shù);α為不平衡功率中基本部分所占的比例;β為額定負(fù)荷中重要負(fù)荷所占的比例。

        3.4 遺傳算法

        遺傳算法是一種借鑒生物界的進(jìn)化規(guī)律而演化來的高度并行、隨機(jī)搜索和自適應(yīng)尋優(yōu)方法[11]。具有魯棒性能好、方便用于解決離散且復(fù)雜的非線性問題等優(yōu)點(diǎn)。正因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn),使得遺傳算法得到了非常廣泛的應(yīng)用。

        遺傳算法的流程如圖2所示,步驟如下:

        1)隨機(jī)產(chǎn)生N個初始個體,構(gòu)成初始種群;

        2)計(jì)算每個個體的適用度函數(shù)值;

        3)基于適用度函數(shù)值,選擇、交叉和變異產(chǎn)生新一代群體;

        4)判斷種群是否停止條件,如果不滿足返回第2)步,如果滿足,執(zhí)行下一步;

        5)從當(dāng)代群體中選擇出最優(yōu)個體作為優(yōu)化問題的最優(yōu)解。

        圖2 遺傳算法流程圖Fig.2 Flowchart of genetic algorithm

        4 算例分析

        假設(shè)某一風(fēng)電示范工程規(guī)模為60 MW 的風(fēng)電場,當(dāng)?shù)刎?fù)荷為40 MW,逆變器效率為0.95,α為0.7,β為0.65,LPSPmax為0.05?,F(xiàn)在要為其配置儲能容量。具體參數(shù)見表1。

        表1 儲能系統(tǒng)的參數(shù)Tab.1 Energy storage system parameters

        圖3所示為某地風(fēng)電輸出功率和負(fù)荷功率在48 h 內(nèi)的變化曲線,結(jié)合表1 所列蓄電池和超級電容器的參數(shù)及各項(xiàng)約束指標(biāo),優(yōu)化目標(biāo)在48 h里儲能裝置的總費(fèi)用,運(yùn)用遺傳算法在Matlab環(huán)境下編程求解,得到了最優(yōu)點(diǎn)近似值。優(yōu)化后所得的詳細(xì)值見表2。

        圖3 48 h內(nèi)風(fēng)電輸出功率/負(fù)荷功率曲線Fig.3 The curves of wind output power and load power in 48 h

        表2 2種儲能方式的優(yōu)化計(jì)算結(jié)果Tab.2 Optimization results of two energy storage modes

        由表2可見,在相同的供電要求下,當(dāng)單獨(dú)使用蓄電池作為儲能裝置時,所用的最小費(fèi)用為28 316 元,當(dāng)蓄電池-超級電容器混合儲能用作儲能裝置時,所用的費(fèi)用為25 454 元,即在48 h內(nèi)儲能費(fèi)用減少了2 862 元,降低了混合儲能的成本,提高了整個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

        圖4所示為48 h內(nèi)兩種儲能裝置的輸出功率變化曲線,其中Pb曲線是蓄電池的輸出功率變化曲線,Pc曲線是超級電容器的輸出功率變化曲線,比較兩條曲線看出蓄電池的輸出功率比較少,這是由于系統(tǒng)中的不平衡功率主要由超級電容器承擔(dān),優(yōu)化了蓄電池的工作狀態(tài),并使其使用壽命延長,從而降低了風(fēng)電系統(tǒng)中儲能裝置的生命周期費(fèi)用。

        圖4 蓄電池和超級電容器輸出功率曲線Fig.4 The curves of battery and ultracapacitor output power

        綜上可知,蓄電池-超級電容器混合儲能用作儲能裝置時,不僅降低了儲能系統(tǒng)的生命周期費(fèi)用,而且延長了蓄電池的使用壽命。

        5 結(jié)論

        基于遺傳算法的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能容量優(yōu)化配置研究充分考慮蓄電池和超級電容器的互補(bǔ)運(yùn)行特性,優(yōu)化了蓄電池的工作狀態(tài),提高了系統(tǒng)的整體的經(jīng)濟(jì)性。同時,以全生命周期費(fèi)用理論為基礎(chǔ)的儲能優(yōu)化目標(biāo),比只考慮購置成本的優(yōu)化目標(biāo)更具有實(shí)際意義。

        [1]侯世英,方勇,孫韜,等.混合儲能系統(tǒng)在獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)功率平衡中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù),2011,35(5):183-187.

        [2]張國駒,唐西勝,齊智平.超級電容器與蓄電池混合儲能系統(tǒng)在微網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化,2010,34(12):85-89.

        [3]徐大明,康龍?jiān)?,曹秉?風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立供電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].太陽能學(xué)報(bào),2006,27(9):919-922.

        [4]胡希同,趙艷雷,張磊,等.風(fēng)電功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)儲能變流器控制策略[J].電測與儀表,2013,50(9):41-45.

        [5]Zhao Y S,Zhan J,Zhang Y,et al.The Optimal Capacity Configuration of an Independent Wind/PV Hybrid Power Supply System Based on Improved PSO Algorithm[C]//International Conference on Advances in Power System Control Operation and Management,2009:1-7.

        [6]楊珺,張建成,黃磊磊,等.基于改進(jìn)粒子群算法的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)儲能容量優(yōu)化配置研究[J].華東電力,2012,40(8):1371-1374.

        [7]何勇琪,張建成.獨(dú)立型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)中儲能容量優(yōu)化研究[J].電力科學(xué)與工程,2012,28(4):9-13.

        [8]楊珺,張建成,杜勛.并網(wǎng)風(fēng)光發(fā)電中混合儲能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置[J].電網(wǎng)技術(shù),2013,37(5):1210-1216.

        [9]IEC60300—3—3 Life Cycle Costing[S].Beijing:China Standards Press,2004.

        [10]崔新奇,尹來賓,范春菊,等.變電站改造中變壓器全生命周期費(fèi)用(LCC)模型的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010,38(7):69-73.

        [11]Deb K,Pratap A,Agarwal S,et al.A Fast and Elitist Multiobjective Genetic Algorithms:NSGA-II[J].IEEE Transactions on Evolutionary Computation,2002,6(2):182-197.

        猜你喜歡
        電容器生命周期蓄電池
        動物的生命周期
        全生命周期下呼吸機(jī)質(zhì)量控制
        電容器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)
        物理之友(2020年12期)2020-07-16 05:39:20
        含有電容器放電功能的IC(ICX)的應(yīng)用及其安規(guī)符合性要求
        電子制作(2019年22期)2020-01-14 03:16:28
        無功補(bǔ)償電容器的應(yīng)用
        山東冶金(2019年5期)2019-11-16 09:09:38
        從生命周期視角看并購保險
        中國外匯(2019年13期)2019-10-10 03:37:46
        民用飛機(jī)全生命周期KPI的研究與應(yīng)用
        聊聊蓄電池的那點(diǎn)事兒(1) 汽車蓄電池的前世
        蓄電池去哪兒了
        石墨烯在超級電容器中的應(yīng)用概述
        亚洲中出视频| 亚洲av无码av制服另类专区| 久久久亚洲精品一区二区三区| 亚洲精品国产成人| 99热国产在线| 日本免费三片在线视频| 国产日产精品_国产精品毛片| 国产精品久久久久影院嫩草| 亚洲两性视频一三区| 日本伦理视频一区二区| 美女国产毛片a区内射| 国产乱色精品成人免费视频| 免费一区二区三区视频狠狠| 国产精品美女一区二区av| 国产成人亚洲精品无码青| 特级a欧美做爰片第一次| 国产91精品成人不卡在线观看| 青青草伊人视频在线观看| 久久精品国产亚洲av天| 国产精品免费观看久久| 人妻无码中文专区久久五月婷| 国产一级r片内射免费视频| 亚洲男人综合久久综合天堂| 欧美中日韩免费观看网站| 国产色综合天天综合网| 亚洲第一免费播放区| 羞羞色院99精品全部免| 久久久久久亚洲av无码蜜芽| 草莓视频一区二区精品| 俺来也三区四区高清视频在线观看 | 色一情一乱一伦麻豆| 四虎影视在线观看2413| 亚洲国产av自拍精选| 蜜桃视频在线免费观看| 中文字幕一区二区人妻| 丰满人妻AV无码一区二区三区| 在线国人免费视频播放| 中文字字幕人妻中文| 国产精品久久久久久麻豆一区| 国产91精品丝袜美腿在线| 亚洲中文字幕av天堂自拍|