基于粒子群算法的混合储能系统容量优化配置

【摘要】为了提高供电的稳定性、可靠性,实现日夜发电,在太阳能、风能资源比较丰富的区域,建立风能、太阳能互补发电系统。但是由于系统投入成本过高,风、光又存在间歇性和不稳定性等问题,需要配置储能系统来平抑功率波动。超级电容器储能技术的功率密度高、充放电速度快、使用寿命长,蓄电池储能技术比较成熟、价格便宜,但是蓄电池的体积重量大、功率密度低、使用寿命比较短。鉴于二者的互补特征,将超级电容器和蓄电池混合作为风光互补发电系统中的储能装置。首先对光伏电池、风力机、蓄电池和超级电容器的特性进行了分析,建立了超级电容器-蓄电池直接并联、通过电感并联和通过功率变换器并联三种储能方法的模型,通过理论分析和仿真实验表明,当负载脉动时,将二者混合的储能系统提高了储能系统的功率输出能力,减少了蓄电池的输出电流,延长工作时间,减少了内部损耗。其次,建立了以储能装置的生命周期费用为目标函数,以负荷缺电率等为约束条件的独立风电储能系统的容量优化模型,比较传统蓄电池储能、改进蓄电池储能、传统混合储能和改进的混合储能这四种储能方法的优缺点。再次,在风光互补发电系统中,以蓄电池和超级电容器作为混合储能装置,以储能系统的全生命周期年费用最小为目标,以系统的缺电率等运行指标为约束条件,建立了一种混合储能系统容量优化配置模型。分别用标准的粒子群算法、权重改进的粒子群算法和加速因子改进的粒子群算法进行求解。最后,在MATLAB软件中,分别对独立风电储能系统的容量优化配置和风光互补混合储能容量优化配置系统进行仿真,仿真结果表明：改进的混合储能系统具有更低的全生命周期费用；采用加速因子改进的粒子群优化算法可以得到更好优化效果,不仅能加快收敛速度,同时也降低了生命周期费用。
【作者】朱向芬；
【导师】杨国华；
【作者基本信息】宁夏大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】蓄电池；超级电容器；混合储能；粒子群算法；加速因子；容量优化；

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