风光互补发电系统的优化设计ICAD设计方法-PolyUIRA.PDF

第24 卷　第4 期 太　阳　能　学　报 Vol.24, No.4 2003 年8 月 　　　　　　　　　　　　　 ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA 　　　　　　　　　　　　　 Aug., 2003 文章编号:0254-0096 (2003)04-0540-08 风光互补发电系统的优化设计(I ) CAD 设计方法 1, 3 2 1 3 艾　斌 , 杨洪兴 , 　沈　辉 , 廖显伯 (1.中国科学院广 能源研究所, 广 510070;2.香港理工大学屋宇设备工程系, 香港九龙; 3.中国科学院半导体研究所, 北京 100083) 摘　要:给出了一整套利用CAD 进行风光互补发电系统优化设计的方法。 为了精确确定系统每小时的运行状态, 采用 了更精确地表征组件特性及评估实际获得的风光资源的数学模型。 为了寻找出以最小设备投资成本满足用户用电要求 的系统配置, 首先在风力发电机容量固定不变的前提下, 计算了与该容量风力发电机匹配的不同容量的PV 方阵和蓄电 池所组成的风/光/蓄组合的全年功率供给亏欠率 LPSP, 根据总的设备投资成本最小化的原则筛选出一组与该容量风力 发电机对应的满足用户给定系统供电可靠性即LPSP 值的风/光/蓄组合;然后通过改变风力发电机的容量, 优选出多个 与不同容量风力发电机对应的既能满足用户用电要求同时总的设备购置成本又是最低的风/光/蓄组合, 比较它们的成 本最终唯一确定出以最小投资成本满足用户用电要求的优化的系统配置。 关键 :风光互补发电系统;优化设计;CAD 方法 中图分类号:TK614　　　　文献标识码:A 0 　引　言 众所周知, 合理的匹配设计是充分发挥风光互 补发电优越性的关键。准确合理的匹配设计可以保 由于昼夜的更替和天气变化的影响, 使用单独 证蓄电池工作在尽可能理想的条件下, 最大限度地 的光伏或风力发电都存在发电量不稳定的缺陷, 往 延长蓄电池的使用寿命, 降低供电成本, 获得以最小 往需要采用较大容量的蓄电池来平衡供电。而风、 投资成本达到满足用户用电要求的效果。近年来, 光系统中的蓄电池又工作在非常苛刻的条件下, 不 国外已相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发 但始终处于时断时续频繁的充放电循环之中, 甚至 电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统 还会长期处于亏电状态。这种非理想的工作条件使 配置的性能表现和供电成本可以优化出最佳的系统 得蓄电池的实际使用寿命一般都比较短, 而目前蓄 [1] 配置 。由于这些工具软件包的价格不匪, 大部分 电池的价格又相当昂贵, 风、光系统使用寿命期内的 光伏系统设计人员无法使用到这样的软件工具;另 蓄电池总成本已接近甚至大于购买单独的PV 组件 一方面, 作为商业秘密, 模拟所使用的表征风力发电 或风力发电机的成本, 如何最大限度的延长蓄电池