论文总字数：42465字

摘 要

学号：16012115 姓名：刘光程

指导老师：徐青山

世界能源形式十分严峻，依靠化石能源的传统生产方式已经越来越难以满足能源需求，其带来的环境问题也给人们的生活带来了很大压力，世界各国在探索新式能源的同时也在积极寻求新的能源管理策略。光伏发电由于其清洁性和高效性，近几年在世界范围内都得到了飞速的发展。冷热电联产系统在能源阶梯利用的理论指导下，在高效利用能源、降低系统成本、提高经济上体现了很强的优势。本文主要研究了分布式光伏的波动特性，分布式光伏接入区域电网对区域电网的扰动特性以及有高密度光伏接入的冷热电联产系统经济性优化策略。具体内容如下：

首先，本文根据分布式光伏的出力概率密度模型，通过蒙特卡洛仿真分析了单体式光伏和高密度式光伏的出力特性曲线，接着基于蒙特卡洛生产模型研究高密度式光伏接入区域电网对区域电网的扰动特性。

接着，对于冷热点联产系统的运行设备进行了数学建模，并交代了相应设备的约束条件。同时交代了优化系统的目标函数，系统冷热电平衡的平衡方程以及应用的粒子群算法的原理和流程。

最后，在具体的优化场景下，应用设备的数学模型，通过matlab粒子群算法编程，对于夏季、冬季和过渡季典型日三种情况的冷热电负荷，进行了经济最优化的优化计算，得出最终的运行结果。

关键词：冷热电联产系统；蒙特卡洛仿真；粒子群算法；经济最优

Abstract

With the situation of energy all over the world becoming more and more urgent, traditional paradigm relying on the fossil energy has been more and more difficult to meet the demand of energy request. At the same time, the environment problem it brings has also brought a lot of pressure to people’s lives. Most of countries are looking for new energy and a new sources of energy management strategy. Due to its clean and high-efficiency, Photo voltaic has got rapid development recent years. Using the theory of energy-efficiency technology, Combined Cold Heat amp; Power (CCHP) system reflects advantage in the efficient of energy, the system cost and the economy of the system.This paper examines the fluctuation characteristics of distributed Photo voltaic, the disturbance characteristics of distributed photo voltaic when it accesses regional power grid and the Economic optimization strategy of cooling heat and power co-generation system.

First of all, according to the output probability density model of distributed photo voltaic, we analyze the output characteristic curve of monomer photo voltaic and high-density photo voltaic by using the Monte Carlo simulation. Then, based on the stochastic production model, the disturbance characteristics of the regional power grid are studied.

Then, we set up the Mathematical model of running equipment in the cold hot co-generation system and restrain the output of equipment. At the same time, the objective function of the system, the Balance equation of the system and the principle and process of particle swarm optimization algorithm are explained.

Finally, under the specific optimization scenarios, the optimum solutions of these three circumstances are given in the paper. We calculate the optimization problem with Mathematical model of running equipment and get the final result.

Keywords: CCHP system, Monte Carlo simulation, Particle swarm optimization, economic optimality.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2光伏发电和分布式冷热电联产系统国内外的发展研究现状综述 4

1.2.1国外发展研究现状综述 4

1.2.2国内发展研究现状综述 5

1.3研究意义和研究目的 7

1.4研究内容和章节安排 8

1.4.1研究内容 8

1.4.2章节安排 9

第二章 分布式光伏发电出力的波动特性 10

2.1引言 10

2.2分布式光伏发电出力特性分析 10

2.2.1分布式光伏发电原理简介 10

2.2.2影响分布式光伏发电出力的因素 12

2.2.3单体分布式光伏发电的出力特性 13

2.2.4高密度群体分布式光伏发电的出力特性 16

2.3本章小结 25

第三章 高密度分布式光伏接入区域电网的扰动特性 27

3.1引言 27

3.2蒙特卡洛生产模拟简介 27

3.2基于蒙特卡洛生产模拟的高密度分布式光伏接入对区域电网的扰动特性分析 28

3.3本章小结 41

第四章 高密度分布式光伏接入区域的冷热电混合能源全局优化建模和优化方法 42

4.1引言 42

4.2设备建模 42

4.2.1电源设备数学模型 43

4.2.2辅助设备数学模型 45

4.3优化目标函数 48

4.4系统约束条件 49

4.5优化算法 50

4.6本章小结 53

第五章 仿真场景与仿真结果 54

5.1引言 54

5.2仿真场景 54

5.3仿真结果 57

5.4本章小结 62

第六章 总结与展望 63

6.1总结 63

6.2展望 63

参考文献 65

第一章 绪论

1.1研究背景

人类史上，每一次经济的腾飞，能源都起着关键的作用，所以世界各国在考虑经济发展问题时都要将其放在重要位置讨论。近几十年，我国的国民经济迅速发展，能源需求总量和能源需求种类都在快速增多。我国的能源储藏总量很丰富，但是能源结构单一，分布较广。其中煤炭占主导地位，总量位居世界第三，产量也位于世界前列，天然气资源储量位居世界第16位^[1]，煤炭资源的开发大部分用于电力生产。

能源产业作为国民经济的基础产业，不仅是确保国家各项战略安全有效实施的必要前提，也是实现国民经济可持续发展的重要保障。虽然我国的煤炭、石油和天然气这几种主要能源的基础储量巨大，能源生产量和消费量均已居世界前列，但由于我国人口基数大，能源的人均占有量落后于世界水平。同时我国在能源的高效利用上与发达国家存在较大差距，现如今欧分布式供能系统的提出让高效的能源调度成为可能，发达国家在这方面有了多年的研究，使得这种利用效率上的差距正越拉越大。并且，我国在供给能源时的调度方式和对于开采能源的利用方面上存在着一系列突出问题^[2]，如能源的利用效率不高、能源的开发结构不合理、可再生能源开发利用比例低、能源的安全利用水平有待进一步提高等。特别的是，在我国火电厂作为发电的主力军，而煤炭成为发电的主要一次能源。煤炭的开采和燃烧都会产生大量的有害气体，这种单一的能源消费体系带来了日益严重的环境问题，已经严重影响到了群众的生活环境。在能源已经成为制约国民经济可持续的主要瓶颈的情况下，我们必须从传统的粗放型能源利用方式向分散化、精细化、可持续发展的能源利用方式转变。

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