独立式风光储混合发电系统能量管理与输出功率协调控制

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目独立式风光储混合发电系统能量管理与输出功率协调控制作者姓名姜海苹学科专业控制理论与控制工程指导教师焦晓红教授2016年5月中图分类号：TP273学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文独立式风光储混合发电系统能量管理与输出功率协调控制硕士研究生：姜海苹导师：焦晓红教授申请学位：工学硕士学科专业：控制理论与控制工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinControlTheoryandControlEn

2、gineeringENERGYMANAGEMENTSTRATEGYANDPOWERCOORDINATIONCONTROLFORASTANDALONEPV/WIND/BATTERYHYBRIDENERGYSYSTEMbyJiangHaipingSupervisor:ProfessorJiaoXiaohongYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《独立式风光储混合发电系统能量管理与输出功率协调控制》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取

3、得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《独立式风光储混合发电系统能量管理与输出功率协调控制》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕

4、山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打―√‖）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要本文以可用于偏远地区供电的独立式风光蓄电池混合发电系统为研究对象，针对混合发电系统独立运行且工作模式多样性的特点，分别对混合发电系统的上层能量管理和下层功率跟踪控制进行了研究，以提高混合发电系统的供电质量和供电可靠性，保证功率的供需平衡。首先，本文提出了一种基于粒子群算法的能量管理策略，用于实现混合发电系统功率的优化分配，该方

5、法可以根据天气情况及负载需求，通过粒子群算法优化的计算出光伏发电系统、风力发电系统和蓄电池的给定功率，限制蓄电池荷电状态在合理范围内，同时减少蓄电池的充放电频率。其次，本文分别设计了光伏发电系统和风力发电系统的功率跟踪控制器。光伏发电系统的功率跟踪控制由一个切换控制器实现，切换控制器由基于扰动观察法的最大功率跟踪控制器和基于PI控制方法的给定功率跟踪控制器构成，切换控制器可根据切换信号分别实现光伏发电系统的最大功率跟踪控制和给定功率跟踪控制。风力发电系统的功率跟踪控制由模型预测控制器实现，模型预测控制器同样可以实现风力发电系统的最大功率跟踪

6、控制和给定功率跟踪控制，为了满足风力发电系统快速采样的需要，在通过预置反馈控制减小计算量的基础上，采用一种可实现快速计算的数值算法(Continuation/GMRES法)求解模型预测控制优化问题。最后，在MATLAB/Simulink下分别验证了基于粒子群算法的能量管理策略的有效性和功率跟踪控制器的有效性。为了说明基于粒子群算法的能量管理策略的有效性，给出了不同工况下的仿真结果，并与基于逻辑规则的能量管理策略的仿真结果进行了比较研究。为了说明切换控制器和模型预测控制器的有效性，分别对了光伏发电系统和风力发电系统的动态特性和稳态特性进行了分

7、析。关键词：独立式混合发电系统；能量管理策略；最大功率跟踪控制；给定功率跟踪控制；粒子群算法；模型预测控制-I-燕山大学工学硕士学位论文AbstractThispaperpresentsastandalonePV/wind/batteryhybridenergysystemforpowersupplyinremoteareas.Aimingatthestandalonefeatureandmultipleoperatingmodesofthehybridsystem,theresearchesmainlyfocusontheenergyma

8、nagementstrategy(EMS)inupperlevelandthepowertrackingcontrolinlowerlevel,toimprovethepower