海洋能多能互补独立发电系统控制技术研究

【摘要】在传统能源逐渐短缺、环境污染日益严重的情况下，可再生能源开发具有广阔的应用前景。目前，我国还有众多海岛地区处于无电或缺电状态，海洋能多能互补独立发电系统能够利用海岛地区丰富的海洋能源，满足这部分无电人口的用电需求。此外，从长远角度看，发展大规模的海洋能多能互补独立发电系统，建立区域电网，逐步替代传统能源，能够在一定程度上解决能源危机和环境问题。随着多能互补发电系统的逐步发展，对其控制技术的要求也越来越高，良好的控制技术能够促进多能互补独立发电系统的发展。本文研究海洋可再生能源多能互补独立发电系统控制技术，制定了适合多能互补发电系统的控制策略，设计了适合海岛环境应用的控制器。本文的主要研究内容和成果如下：1.介绍了海洋能多能互补独立发电系统的国内外研究进展，分析总结了电源优化配置、系统硬件设计与软件设计的研究现状。2.针对海洋能等可再生能源的特点，基于遗传算法理论，建立了多能互补独立发电系统电源优化配置模型，采用经济模型作为目标函数，分析了现场安装条件、资源互补特性条件、电源与负荷匹配等约束条件。并以大管岛资源、负荷情况为例得出电源、储能、负荷的优化配置计算结果。3.详细分析了海洋能多能互补独立发电系统控制策略，包括以下内容：（1）分析系统能量管理控制策略的三种实现方式，即通过控制储能系统、风电系统、负荷投切来实现能量调度管理，详细分析了系统的能量流动情况；（2）设计了闭环电压模式PWM控制策略，在输入电压具有波动性的条件下，利用PID控制器和PWM控制，构建闭环电压反馈回路，保证Boost变换电路输出电压的稳定性。利用MATLANB/Simulink进行Boost电路的控制仿真，仿真表明，闭环电压模式PWM控制策略具有较好的控制效果；（3）制定蓄电池的恒压限流充放电控制策略、分组管理控制策略及其各自的实现方式。结合不同的系统结构，分析分组管理控制策略，并进行仿真分析。4.设计了适合海岛环境应用的控制器。根据拟定的控制策略和实际应用条件，对控制器的软硬件设备进行选型，并结合海岛环境特点，进行控制器的硬件、软件以及防腐设计，实现了控制功能和相关的保护功能，为多能互补独立发电系统控制器的设计提供技术支持。
【作者】薛彩霞；
【导师】夏登文；
【作者基本信息】国家海洋技术中心，港口、海岸及近海工程，2014，硕士
【关键词】海洋可再生能源；多能互补；遗传算法；电压模式；PWM；控制；蓄电池分组管理；

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