MATLAB风光互补发电系统的优化设计与研究(4)
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的主要研究内容
本文主要对风光互补发电系统的基本原理以及系统中的结构设备等进行了单独的研究分析，对风力发电机组、太阳能电池等作了详细的介绍与分析，了解了系统整体的运行模式，利用遗传优化算法对其进行优化设计，主要介绍了遗传算法的主要原理与它的工作流程，将算法利用到系统中，起到优化的效果。此外，我们还利用MATLAB仿真建立模型对其进行分析，通过比较设计得到优化设计的最终目标。
在此论文中，利用遗传算法对风光互补发电系统的成本进行优化设计，将风力机数量、光伏组件数量、蓄电池个数和光伏阵列的安装角度作为研究的变量，根据其设备投入的成本建立合理的目标函数，对个数的要求必须大于0，且光伏阵列的安装倾角是有一定的安装要求的，把这几个系统设计的限制条件设置为约束条件，用算法来解决优化问题，使得风力发电机的个数、光伏组件的数量等四个变量的数值得到合理的配置，从而达到成本优化的设计目标。
对系统的成本进行优化是在不影响系统正常运行的情况下，优化设备数量使得投入的成本最低，具有一定的经济性。对风光互补发电系统的成本进行优化，不仅可以优化系统运行的可靠性，更加提高了系统的经济性，符合现在社会经济可持续发展的目标。因此，对风光互补发电系统进行优化设计在现在而言是必不可少的。
2 风光互补发电系统的原理与结构
2.1 系统的设计原则
其设计目标是合理分配系统结构，并考虑安装的费用与运行的可靠与否，提高机构运行的整体有效性。两种能源在时间和空间上有较强的互补性能，光伏发电的安装成本相对较高，因此两者互补可以减少系统的建设成本。优化系统的设计不能只注意理论设计，还要联系实际，选取最优设计。
系统的设计目的主要是要起到优化设计的作用，是在保证系统正常运行的情况下使风力发电和光伏发电充分工作，处于最佳状态，将系统工作的可靠性与建设费用设计协调好。系统的硬件也要合理设置，有关逆变器和电池组件等的选择也要根据实际选取搭建。例如要考虑安装地区的气象情况。
（1）先进性。可再生能源的开采与实际应用是世界各国经济持续发展的必然趋势。建立风光互补发电系统，是极具先进性的建设项目。
（2）完整性。具有完整性正是由于其包含了供电系统所需的必备装置，如控制系统、储能系统等。
（3）可扩展性。风光互补发电系统是极具可扩展性的，互补系统有离网的还有并网的，优化时，不仅可以对其中的模块进行扩展还可以对其外部进行扩展，种种设计都表明风光互补系统中具有的非常好的特点：可扩展性。
风光互补发电系统设计要满足以上几个基本要求，优化设计时注意成本费用的计算、标准化和模糊化等，不仅能提高系统工作的可靠性，增加其易操作和易文护性，也要便于用户的使用与文修。
2.2 系统结构
风光互补发电系统是由三部分组成的，一是能量如何产生，二是产生的能量如何有效的储存，三是用户如何使用到能量，其组成为：风力发电机、光伏电池阵列、整流器、升压变换器、卸荷单元、控制器、蓄电池组、逆变器、直流负载、交流负载。能量的产生是依靠风力发电机和太阳能光伏阵列的，是一个具有能量转换功能的结构；地区的气象是很不稳定的，有时会遇到像无风、下雨、阴天等情况，此时便需要使用蓄电池组，蓄电池组将发电系统产生的电能储存起来；负载分为交流负载和直流负载，发电系统的能量消耗不仅给用户还给电动机等各种负载，这些负载构成的电能的消耗系统；控制器也是系统十分重要的环节，保护蓄电池的充放电过程，对系统的输出功率进行实时控制的同时，还要对系统进行实时监控，注意系统的运行情况，还要观察系统是否有损坏无法工作的地方，及时对损坏的系统进行文修以保证系统的正常运作，提高了整个系统的稳定运行特性，是至关重要的核心环节。系统结构图如图2-1所示。