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随着可再生能源技术的飞速发展,风力太阳能互补发电系统以其经济性和可靠性得到了越来越广泛的应用。由于风能、太阳能和负荷功率变化的随机性,如何设计一个风/光互补发电系统的能量管理系统,对各供电设备实施有效的控制,以满足负载的需要,并保持供电及用电的功率平衡,进而保持本电网的稳定,是风/光互补发电系统的应用所要解决的主要难题之一。本文正是在此背景下,对风/光互补能量管理系统(Energy Management System EMS)进行深入研究,并取得了一些实用性的成果。
本文的研究内容包括:
(1)对风/光互补发电系统的配置进行分析,并以此为基础对风力发电机组、太阳能光伏阵列、蓄电池建立了Simulink仿真模型,详细分析了各部分的建模原理及建模过程。上述系统模型的建立为进一步研究系统的动态特性及系统功率的动态控制策略打下了基础。
(2)依据系统各部分功能的不同,提出了一种基于多Agent技术的风/光互补发电系统的管理系统模型,详细阐述了多Agent系统的组织结构和单个Agent的微观模型。接下来提出了风/光互补发电系统的能量管理策略,即根据风力发电机组及光伏阵列输出功率与负载功率变化情况进行协调控制,对负载进行适当投切和蓄电池充放电控制以实现系统功率平衡。
(3)建立了以PLC为核心的能量管理系统硬件体系,分析了系统通信的具体过程。编写了依据能量管理策略的PLC控制程序,并以组态软件为平台,建立了风/光互补发电能量管理系统软件体系。
(4)在Matlab环境下建立了能量管理系统仿真模型,在风/光互补发电系统输出功率及用户负载变化的情况下,对系统的暂态反应进行了仿真,检验了系统供电可靠性。