兆瓦级光伏系统关键设备配置方案研究.pdf
《兆瓦级光伏系统关键设备配置方案研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《兆瓦级光伏系统关键设备配置方案研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、A Study on Key Equipment Configuration Schemeof Megawatt Photovoltaic SystemXU Xiao-long,ZHANG Shang-zhou,LIU Jun(School of Electronic Information and Electrical Engineering,Shangluo University,Shangluo726000,Shaanxi)Abstract:In order to achieve the goal of achieving the least cost and the highest p
2、ower generationwhen designing a photovoltaic power generation system,a bi-objective programming model of minimumcost and maximum output power was established.The minimum number of photovoltaic modules,DC/ACinverters,and the boost converters required under the minimum system cost condition,first solv
3、ed forthe mode using LINGO 11.0,and then sloved the design scheme which the maximum photovoltaicoutput power is highest power generation by using LINGO 11.0,realized the optimal configurationstrategy for photovoltaic system design.The compliance of Scheme one and two with the designindicators is 99.
4、4%and 97%,respectively.Scheme one has a higher initial investment economy,whichcan ensure the minimum equipment cost to meet the design requirements and achieve maximumeconomic benefits,providing a reference for the design of megawattt-class l photovoltaic power generationsystems.Key words:photovolt
5、aic power generation;cost reduction and efficiency increase;double objectiveoptimization;configure policy兆瓦级光伏系统关键设备配置方案研究徐晓龙,张商州,刘俊?摘 要:为了实现设计光伏发电系统时实现系统设计成本最低且系统发电量最高的目标,建立了最小费用和最大输出功率的双目标规划模型,使用LINGO11.0对模型求解出系 统 费 用 最 少 条 件 下 需 要 光 伏 组 件、逆 变 器、变 换 器 的 最 少 数 量 之 后,再 使 用LINGO11.0求解出光伏输出功率为最大的设计方案,
6、实现光伏系统设计最优配置策略。方案1和方案2与设计指标符合度分别为99.4%和97%,且方案1初期投资经济性更高,能保证满足设计要求的最小设备花费,并取得最大经济效益,为兆瓦级光伏发电系统设计提供参考。关键词:光伏发电;降本增效;双目标优化;配置策略中图分类号:TM615文献标识码:文章编号:1674-0033(2023)04-0047-07引用格式:徐晓龙,张商州,刘俊.兆瓦级光伏系统关键设备配置方案研究J.商洛学院学报,2023,37(4):47-53.doi:10.13440/j.slxy.1674-0033.2023.04.008第 37 卷 第 4 期23 年 8 月商洛学院学报 V
7、ol37 4Aug.23(商洛学院 电子信息与电气工程学院,陕西商洛 726000)收稿日期:2023-02-12基金项目:商洛学院科研基金项目(20SKY013);商洛市科技局科研计划项目(2021-Z-0016)作者简介:徐晓龙,男,陕西绥德人,硕士,讲师随着能源危机的日趋严峻,光伏发电在诸多领域中获得了广泛的应用1。但是目前限制光伏发电推广的难点问题是降低成本和提高效率2。文献3-5研究了光伏产品容量优化配置问题,需要根据优化目标建立相应的协调控制优化模型,采用动态规划6、粒子群算法7、遗传算法8等优化算法进行求解。郑银燕等9依据设计光伏电站容量和已经招标的电池板的单体功率计算光伏组件数
8、量。徐子亮等10提出了基于 LCOE 的光伏发电项目优化设计方法,主要研究组件倾角、阵列间距与输出功率的最佳匹配,与本文研究的光伏电池、逆变器配置策略无关。王怀斌等11选用组串式逆变器,用组件峰值功率与逆变器直流侧可过载10%进行组件和逆变器的匹配。杨敏12通过光伏电站设计容量进行光伏电池和逆变器配置计算,系统装机容量与设计指标尽管很接近,但系统只有单一规格的光伏电池和逆变器,未进行本文所研究的光伏系统设计最优配置策略。文献3-12都没有考虑追求光伏发电效率最大,系统设备成本最低双目标约束下,系统设备的优化选型,在光伏系统设计时,选择的光伏组件、DC/DC 变换器、逆变器的数量及组件的连接方式
9、对系统建设成本影响很大,而光伏系统设计类研究很少涉及如何选择设备及配置方式。基于此,本研究以 2 MW 小型光伏系统设计为例,提出两种方案,并使用LINGO 进行建模分析。1兆瓦级光伏电站设计1.1兆瓦级光伏发电系统结构的设计所讨论的光伏电站参数为:光伏阵列直流输出峰值电压为 600 V,装机容量 2 MW,输出415 V 三相交流电并入电网,单个光伏组件峰值功率和峰值电压都较小,通常把若干光伏组件串并联形成光伏阵列。根据逆变器允许接入的工作电压范围,确定最大的光伏组件数即为一个光伏阵列最大串联组件数13。光伏阵列输出电压影响因素很多,受到光照、风速等自然因素的影响,具有波动性和不确定性14。
10、为了保证逆变器输入电压在一个正常范围内及减少逆变器接线数量,在光伏阵列和逆变器之间加装 DC/DC变换器或汇流箱等设备。多个光伏阵列单元配备一台相应额定容量的逆变器15。光伏阵列布置设计如图 1 所示16。考虑到 2 MW 光伏并网电站具有较大的功率容量,受安装地点限制,所有光伏方阵很难具有统一的安装倾角和方向,所以本系统采用 mn 阵列经过 y 台变换器并联接 p 台逆变器输入端,多组并联的方案。本文研究内容需要确定图 1 中 m 和 n 的具体数值及变换器和逆变器数量。1.2系统方案具体设备参数根据招标的众多方案中初步选择两种供货方案供系统设计使用,各方案详细参数见表 1。本文从峰值功率、
11、设备费用等方面研究两种方案,为方案的最终决策提供支撑。2系统设备配置模型建立2.1符号说明所建立的模型使用的符号及说明,见表 2。2.2模型建立多目标优化是在给定的约束范围内求多个目标的最优值。本研究包含两个目标函数:第一目标函数是系统设备购置费用最小以提高系统经济性。第二目标函数是在满足系统设备购置费用最小的前提下光伏组件的功率最大,以提高系统发电量。23 年 8 月商洛学院学报48图1光伏阵列结构组件 m组件 m组件 m12n组件 1组件 1组件 1组件 2组件 2组件 2DC/DC变换器DCAC电网 表2符号说明对于第一目标函数系统设备购置费用最小,即系统购置的光伏组件、变换器、逆变器的
12、总费用最少,形式为:min=F(i)=2i=1移minipihi+2i=1移yiki+2i=1移pili(1)考虑每个光伏阵列输出直流电压最大为600 V 的限制,变换器、逆变器输入功率最大为2 MW 的限制,所有光伏阵列最大功率为 2 MW限制,列出第一目标函数的约束条件为:s.t.2i=1移aimi6002i=1移eiyi=20002i=1移fipi=20002i=1移ciminipi20002i=1移nigipi6002000?0(2)对于第二目标函数是在满足系统设备购置费用最小的前提下光伏组件的功率最大,即:maxG(i)=2i=1移minipicidi(3)徐晓龙,张商州,刘俊:兆瓦
13、级光伏系统关键设备配置方案研究49第 4 期符号含义m每个光伏阵列串联组件数/个n每个光伏阵列并联支路数/个p光伏阵列数/个、逆变器数/台y变换器数/台k变换器价格/元h光伏组件价格/元i决策变量l逆变器价格/元a开路电压 U0c/Vd光伏组件转化率/%e变换器功率/kWf逆变器功率/kWg短路电流 Isc/Ac光伏组件峰值功率/kWl逆变器价格/元表1两种方案的详细参数最大功率 Pm/W?295.00330.00最大功率点电压Um/V?32.4034.03最大功率点电流Im/A?9.10?9.70开路电压 U0c/V?39.7041.37短路电流 Isc/A?9.6110.19转换率/%?1
14、8.02?20.20功率/kW?10.0020.00功率/kW?50.00100.00价格/元40 000.0080 000.00光伏组件DC/DC 变换器逆变器价格/元?1 800.002 400.00价格/元?800.001 000.00设备参数方案 1方案 2考虑的光伏阵列电池板的串联数和并联支路均为正数,列出第二目标函数的约束条件为:s.t.2i=1移aimi6002i=1移eiyi=20002i=1移fipi=2000(4)2i=1移ciminipi2000mi,ni0mi,ni取整数,i=1,?23系统设备配置模型求解3.1 LINGO多目标约束优化LINGO 通过设数组集合、数据
15、赋值、目标函数和约束条件,结合内置函数使用完成对优化问题的建模。由于 LINGO 在求解多目标约束问题时,不能同时满足多种目标为最优,即在多目标优化中,目标函数一般是彼此冲突的,因此模型求解过程分两步进行,首先满足费用最小目标,再满足系统功率最大目标。3.2方案最小费用计算首先计算出两种方案变换器和逆变器的购买数量。使用 LINGO11.0 编写式(1)和式(2)的程序语句,如下所示。运行之后的结果如图 2所示。model:sets:gs/1.2/:m,n,p,y,k,h,l,a,c,d,e,f,g;endsetsdata:g=9.61 10.19;h=0.325 0.350;k=300 60
16、0;l=40000 80000;a=39.7 41.37;c=0.295 0.33;d=0.1802 0.202;e=10 20;f=50 100;enddatamin=sum(gs(i):m*n*p*h)+sum(gs(i):y*k)+sum(gs(i):p*l);for(gs(i):sum(gs(i):a*m)600);for(gs(i):sum(gs(i):e*y)=2000);for(gs(i):sum(gs(i):f*p)=2000);for(gs(i):sum(gs(i):c*m*n*p)=2000);for(gs(i):sum(gs(i):n*g*p*600)=2000);End
17、从图 2 可以看出,在满足约束条件式(2)求得目标函数式(1)的最优值,p(1)=40,p(2)=20,y(1)=200,y(2)=100,表示所设计的系统采用方案 1 需要设置 40 个光伏阵列,200 台变换器,40 台逆变器。方案 2 需要设置 20 个光伏阵列,100 台变换器,20 台逆变器。3.3方案最大功率计算在满足最小费用的前提下,把变换器、逆变器、光伏阵列数当做已知条件再计算第二目标函数:即方案功率最大,计算出两种方案光伏组件块数,及 mn 方阵的具体布置方式。使用LINGO11.0 编写式(3)和式(4)的程序语句,如下所示。程序运行结果如图 3 所示。model:sets
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 兆瓦 级光伏 系统 关键 设备 配置 方案 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。