[发明专利]基于改进粒子群的海岛风柴蓄发电功率优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及在不与大电网连接的孤立海岛，利用风力发电和柴油机联合为该地区供电的机组选择方法，特别是利用改进的粒群优化方法为风力机组、柴油机组台数和蓄电池容量选择的优化设计方法，属于能源动力工程和电气工程领域的问题。

背景技术

至2006年，世界上约有1/3的人居住在没有电网到达的地区，其中有相当部分是居住在海岛地区，这些地区中大部分采用柴油机发电。随着石油的短缺和油价的上涨，海岛上供电成本飞速上涨与可靠性降低的不利因素并存，这严重制约了这些地区经济的发展和影响了当地居民或驻军的日常生活。而目前，以风力发电为代表的一批可再生能源发电技术得到迅猛发展，其发电成本已得到大幅下降。尤其在远离电网、具有风能资源的边远地区，风电已具有与传统常规电源发电竞争的潜力。但风能有很强的间歇性缺点，为了保证可靠供电，风电机组往往需要和柴油机组联合运行。为了增加海岛地区供电的可靠性、降低供电成本、减少环境污染以及利用海水淡化解决海岛的吃水难问题，近年，对在海岛利用风力或和其它可再生能源和柴油机联合对海岛或偏远远离电网地区供电成为一个研究和应用的热点。

在海岛风柴蓄复合发电的功率配备选择中目前常应用气象(风速、风向)的平均资料以及负荷的年平均值，按照经验预估的方法设计风力机、柴油机功率以及蓄电池的容量，设计的结果不一定是优化的结果，造成投资浪费，另外能量调度不合理，造成单位度电成本高，有的甚至超过单纯柴油发电，以至于海岛电源设计中在电源种类选择上犹豫，有的干脆选择常规的柴油机发电，造成成本高、供电可靠性差、污染环境。

根据申请者了解，目前没有关于对海岛的风柴蓄复合发电过程功率优化设计方面的专利。

发明内容

技术问题：海岛中吃水难、用电难一直是制约海岛经济发展的重要因素，以至于被荒芜的岛屿越来越多。在海岛中利用风-光等可再生资源发电，柴油机发电作为补充被认为是海岛解决供电吃水的重要途径之一，而其中风柴蓄发电是海岛目前常选的发电方式。在海岛风-柴-蓄复合发电的功率配备选择中目前常应用气象(风速、风向)的平均资料以及负荷的年平均值，按照经验预估的方法设计风力机、柴油机台数以及蓄电池的容量，造成投资浪费，另外能量调度不合理，造成单位度电成本高，有的甚至超过单纯柴油发电，以至于海岛电源设计中在电源种类选择上犹豫，有的还是选择常规的柴油机发电，造成成本高、供电可靠性差、污染环境。

技术方案：

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明基于改进粒子群的海岛风柴蓄发电功率优化方法包括如下步骤：

1)采集孤岛风资源数据，以小时的平均风速为单位；

2)同时采集对应风速的负荷数据，以小时的平均负荷为单位；

3)确定海岛风柴蓄负荷发电系统：发电部分由若干台风力发电机和若干台柴油发电机组成，风力发电机通过交-直-交的方式与柴油发电机发出的交流电向负荷或者蓄电池供电；

4)对风力机的风速-功率曲线线性化：

vv0=(hh0)α---(1)]]>

其中：v指要计算h高度的速度，v₀指测试高度h₀处的速度，α为风切变指数系数；

有多种风力发电机的功率离散化方法，如分段二次或多次拟合方法、分段线性拟合方法等，采用线性化方法，线性分段模型如式(2)所示：