研究生教材 風光儲係統容量優化配置及經濟性評估 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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韓曉娟，李建林，田春光 等 著

圖書標籤:

• 風光儲
• 儲能
• 容量優化
• 經濟性評估
• 研究生教材
• 電力係統
• 新能源
• 優化配置
• 智能電網
• 可再生能源

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787512386181

版次：1

商品編碼：11946359

包裝：平裝

叢書名： 研究生教材

開本：16開

齣版時間：2016-07-01

用紙：膠版紙

頁數：232

字數：362000

正文語種：中文

內容簡介

　　《研究生教材 風光儲係統容量優化配置及經濟性評估》重點研究風光儲聯閤發電係統協調控製策略及容量優化配置問題。通過控製儲能的充、放電，製定相應的協調控製策略，平滑風光並網功率的同時，將風光聯閤發電係統輸齣功率的波動率控製在要求的範圍內，減少儲能容量配置、延長儲能裝置的使用壽命，提高風光儲聯閤發電係統的經濟性。本書的主要內容包括風光儲係統發展概述、風光儲特性分析及儲能技術、光儲聯閤係統時間序列特徵量靈敏度分析、風電/光伏有功功率短期預測技術、基於儲能技術的風電/光伏有功功率平滑控製、基於混閤儲能技術的優化調度控製技術、計及電池使用壽命的混閤儲能係統容量優化配置、儲能係統用於配電網曉峰填榖的經濟性評估及具有復閤濾波結構的風儲聯閤發電係統經濟性評估等9章內容。本書遵循深入淺齣、循序漸進的編寫思路，同時，理論聯係實際，對文中涉及內容進行仿真和實驗雙重驗證。

作者簡介

　　韓曉娟，女，華北電力大學，副教授。近5年以第yi承擔人主持完成橫嚮項目7項。近年來發錶文章60餘篇，其中SCI期刊檢索3篇，EI檢索40餘篇，發明專利8項，獲省部級科學技術進步奬4項。主編圖書一部。

目錄

前言1 　風光儲係統發展概述 1
1．1　智能電網的特點 1
1．2　風光發電技術發展現狀 2
1．3　儲能技術發展現狀 3
1．4　本書的主要內容 3
2 　風光儲特性分析及儲能技術 5
2．1　風電功率特性分析 5
2．2　光伏發電特性分析 8
2．3　風光互補特性分析 10
2．4　儲能技術 13
2．5　本章小結 16
3 　光儲聯閤係統時間序列特徵量靈敏度分析 17
3．1　引言 17
3．2　有功功率時間序列統計量靈敏度分析 17
3．3　數據最佳采集粒度標定 29
3．4　數據最佳樣本跨度標定 37
3．5　光儲聯閤係統數據采集粒度和樣本跨度的靈敏度分析 47
3．6　確定應用場景下的儲能係統典型運行麯綫挖掘 52
3．7　本章小結 62
4 　風電／光伏有功功率短期預測技術 63
4．1　引言 63
4．2　基於灰色理論的風電／光伏有功功率預測方法 63
4．3　基於時間序列的風電／光伏有功功率預測方法 68
4．4　基於馬爾可夫鏈的風電功率預測方法 72
4．5　基於小波變換和ＬＳ ＳＶＭ的短期風速預測方法 79
4．6　基於組閤預測的風電／光伏有功功率短期預測 84
4．7　本章小結 90
5 　基於儲能技術的風電／光伏有功功率平滑控製 91
5．1　引言 91
5．2　基於一階低通濾波器的風電／光伏功率平滑控製 91
5．3　基於模糊控製策略的風電／光伏功率平滑控製技術 100
5．4　基於變權值自適應濾波的風光儲係統協調優化控製 111
5．5　基於小波包分解的儲能技術平抑有功功率控製 118
5．6　基於經驗模態分解的風電／光伏有功功率平滑方法 127
5．7　預測控製在儲能技術平抑風電功率波動中的應用 138
5．8　本章小結 145
6 　基於混閤儲能技術的優化調度控製技術 146
6．1　混閤儲能係統特性分析及數學模型 146
6．2　基於風電功率預測誤差分布的混閤儲能係統容量配置 149
6．3　混閤儲能係統跟蹤計劃齣力優化控製 153
6．4　混閤儲能係統的多目標優化控製 159
6．5　算例分析與仿真 163
6．6　本章小結 167
7 　計及電池使用壽命的混閤儲能係統容量優化配置 168
7．1　引言 168
7．2　電池等效循環壽命計算 168
7．3　全壽命周期成本 173
7．4　資金的時間價值 174
7．5　數學模型 174
7．6　算例分析 176
7．7　本章小結 178
8 　儲能係統用於配電網削峰填榖的經濟性評估 179
8．1　引言 179
8．2　儲能係統用於削峰填榖的控製策略研究 183
8．3　儲能係統削峰填榖經濟模型 190
8．4　儲能電池選型及容量優化配置 202
8．5　本章小結 209
9 　具有復閤濾波結構的風儲聯閤發電係統經濟性評估 211
9．1　風電 混閤儲能係統的復閤優化模型 211
9．2　風電 混閤儲能係統的博弈建模 212
9．3　仿真分析 216
9．4　本章小結 219
參考文獻 220

前言/序言

《風光儲係統容量優化配置及經濟性評估》 引言 隨著全球對可持續能源需求的日益增長，風能和太陽能作為清潔、可再生的能源形式，正以前所未有的速度發展。然而，風光資源的間歇性和波動性給電網穩定運行帶來瞭挑戰。儲能技術，特彆是電池儲能係統（BESS），已成為解決這一問題的關鍵。將風力發電、太陽能光伏發電與儲能係統相結閤，構建風光儲互補係統，不僅能有效提升可再生能源的消納率，還能為電網提供調峰、調頻、備用等輔助服務，實現能源係統的智能化和高效化。 然而，風光儲係統的建設和運行涉及多方麵的決策，其中最核心的便是容量的優化配置。風力發電機組、光伏陣列和儲能係統的容量大小直接影響到係統的發電能力、儲能能力、可靠性以及經濟效益。過大的容量會導緻投資成本虛高，而過小的容量則可能無法滿足用電需求或充分利用可再生能源，甚至影響係統的穩定運行。因此，如何在保證係統可靠性的前提下，實現成本效益最優的容量配置，是風光儲係統設計中的一個關鍵技術難題。 同時，風光儲係統的經濟性評估是項目可行性分析和投資決策的重要依據。對係統生命周期內的成本（包括初始投資、運行維護、燃料（如有）、報廢等）和收益（包括售電收入、輔助服務收入、節約的能源成本等）進行全麵、準確的評估，能夠為項目投資者提供量化的參考，降低投資風險。 本書正是針對上述核心問題，深入探討風光儲係統的容量優化配置方法，並係統性地進行經濟性評估。本書旨在為從事可再生能源研究、電力係統規劃、工程設計、投資決策的相關人員提供一套係統、實用的理論框架和技術工具。 第一章：風光儲係統概述 本章將為讀者構建風光儲係統的基本認知框架。首先，我們將詳細介紹風力發電和太陽能光伏發電的技術原理、發展現狀以及各自的優缺點。在此基礎上，引入儲能技術的概念，重點闡述不同類型儲能技術（如鋰離子電池、液流電池、壓縮空氣儲能等）的特點、技術成熟度、成本以及在電力係統中的應用前景。 隨後，本章將深入剖析風光儲係統的構成要素、工作原理以及其在解決可再生能源間歇性、提高能源利用效率、提升電網靈活性和可靠性等方麵的關鍵作用。我們將探討風光儲係統與傳統電力係統的協同工作模式，以及其在不同應用場景下的潛力，例如獨立微電網、並網型可再生能源發電站、電動汽車充電站等。 最後，本章將概述當前風光儲係統發展麵臨的挑戰，包括技術成熟度、成本效益、政策法規、電網接入等，並預示著容量優化配置和經濟性評估的重要性，為後續章節的研究奠定基礎。 第二章：風光資源特性與評估方法 準確評估風光資源的可用性是風光儲係統設計和優化的前提。本章將詳細介紹風能和太陽能資源的評估方法。 對於風能資源，我們將講解風速的測量方法、風廓綫（風速隨高度變化）模型、以及不同風速條件下風力發電機組的輸齣功率特性。同時，我們將探討風速的時空分布規律，包括日變化、季節變化以及年際變化，並介紹常用的風資源評估軟件和數據庫。 對於太陽能資源，本章將重點介紹太陽輻照度的測量和計算方法，包括直接輻照度、散射輻照度、總輻照度等。我們將討論傾斜麵輻照度的計算，以及光伏組件的輸齣功率特性（如溫度係數、光譜效應等）。同樣，也將介紹太陽輻照度的時空分布規律，以及常用的太陽資源評估軟件和數據庫。 此外，本章還將探討風光資源的互補性分析，即分析風能和太陽能資源在一天、一年中的互補程度，以及這種互補性對降低係統波動性和提高能量利用率的影響。通過對風光資源特性的深入理解，為後續的係統容量配置提供準確的輸入數據。 第三章：儲能係統特性與模型 儲能係統是風光儲係統的關鍵組成部分，其性能直接影響係統的整體錶現。本章將聚焦儲能係統的特性和建模。 我們將深入介紹不同類型儲能技術的原理、技術指標（如能量密度、功率密度、循環壽命、充放電效率、響應速度、安全性等）、優缺點及成本效益。特彆地，對於目前應用最廣泛的鋰離子電池儲能係統，我們將詳細闡述其電化學原理、不同化學體係（如LFP, NMC, LCO等）的特點、以及影響其性能的關鍵因素。 在此基礎上，本章將重點闡述如何建立儲能係統的數學模型。這包括單體電池模型（如等效電路模型、內阻模型）、電池簇模型（考慮串並聯效應、均衡問題）以及係統級模型。我們將討論如何通過曆史充放電數據對模型進行辨識和驗證，以確保模型能夠準確反映儲能係統的動態行為。 此外，本章還將探討儲能係統的關鍵運行策略，例如充放電管理策略、壽命管理策略、安全管理策略等，並為後續的優化配置提供必要的模型支持。 第四章：風光儲係統容量優化配置理論與方法 本章是本書的核心內容之一，將係統性地介紹風光儲係統的容量優化配置理論與方法。 我們將首先分析風光儲係統容量配置需要考慮的關鍵因素，包括：可再生能源發電能力、用戶負荷特性、儲能係統的充放電能力、係統可靠性指標（如供電可靠率、棄風率、棄光率、能量缺額等）、以及經濟性目標（如最小化度電成本、最大化投資迴報等）。 隨後，本章將介紹多種容量優化配置方法。我們將從確定性優化方法入手，講解綫性規劃（LP）、混閤整數綫性規劃（MILP）等在容量優化配置中的應用，以及如何構建相應的數學模型。在此基礎上，我們將引入隨機性優化方法，如基於場景生成和濛特卡洛模擬的方法，以應對風光資源和負荷的隨機性。 本書還將重點介紹啓發式算法和智能優化算法在求解大規模、復雜優化問題中的應用，例如遺傳算法（GA）、粒子群優化（PSO）、模擬退火算法（SA）等。我們將詳細闡述這些算法的原理、算法流程以及在風光儲係統容量優化配置中的具體實現。 此外，本章還將探討多目標優化問題，即同時考慮係統可靠性、經濟性、環保性等多個目標，並介紹相應的多目標優化算法。我們將通過具體的案例研究，展示不同優化方法在實際風光儲係統容量配置中的應用效果和對比分析。 第五章：風光儲係統經濟性評估模型與方法 經濟性評估是判斷風光儲係統項目可行性的關鍵環節。本章將深入探討風光儲係統的經濟性評估模型與方法。 我們將詳細闡述風光儲係統的成本構成，包括： 初始投資成本（CAPEX）: 包括風力發電機組、光伏組件、逆變器、儲能設備（電池、PCS等）、支架、土地、土建、安裝、電網接入、設計等費用。 運行維護成本（OPEX）: 包括設備維護、巡檢、保險、人員工資、備品備件等費用。 其他成本: 例如融資成本、稅費、報廢處理費用等。 同時，我們將分析風光儲係統的收益構成，主要包括： 售電收入: 來自於風光發電和儲能係統釋放的電量在市場上的銷售收入。 輔助服務收入: 例如調峰、調頻、鏇轉備用等服務提供的收入。 節約的能源成本: 對於自發自用型的風光儲係統，可以節約從電網購電的費用。 容量電價收入: 部分電力市場可能對容量提供者進行補償。 在此基礎上，本章將介紹多種常用的經濟性評估指標，並詳細闡述其計算方法和意義： 淨現值（NPV）: 評估項目在整個生命周期內的總價值。 內部收益率（IRR）: 評估項目的盈利能力，是使NPV等於零的摺現率。 投資迴收期（PP）: 評估收迴初始投資所需的時間。 度電成本（LCOE）: 評估單位電量生産所消耗的成本。 修正的度電成本（LCOE_modified）: 考慮瞭輔助服務收入等因素。 我們將通過詳細的算例，展示如何構建完整的經濟性評估模型，並對不同配置方案的經濟性進行量化分析和比較，為項目投資決策提供科學依據。 第六章：風光儲係統運行策略與控製 優化配置的容量需要在實際運行中得到充分發揮。本章將探討風光儲係統的運行策略與控製。 我們將介紹基於預測的風光發電功率和負荷預測技術，以及如何利用預測結果來優化儲能係統的充放電調度。重點介紹不同的控製策略，包括： 基於規則的控製: 例如，當風光發電過剩時充電，當電量不足時放電。 基於優化的控製: 利用數學模型和優化算法，在預測的基礎上，製定實時的最優充放電調度。 基於人工智能的控製: 例如，利用機器學習算法來學習最優的控製策略。 我們將討論儲能係統的壽命管理，包括如何通過閤理的充放電策略來延長電池的循環壽命，並分析不同策略對係統經濟性的影響。 此外，本章還將探討風光儲係統與電網的互動策略，包括參與電網調峰、調頻等輔助服務，以及如何通過與電網的協同來提升係統的整體價值。 第七章：案例研究與應用分析 本章將通過實際案例，對本書提齣的風光儲係統容量優化配置和經濟性評估方法進行驗證和應用。 我們將選擇不同規模和不同應用場景的風光儲係統項目（例如，某工業園區自用型風光儲係統、某電網側調峰調頻型風光儲係統、某微電網中的風光儲係統等），詳細介紹項目的背景、技術參數、資源條件、負荷特性以及經濟目標。 針對這些案例，我們將運用本書所介紹的優化配置算法，進行容量的優化設計，並對不同配置方案進行經濟性評估，包括計算NPV、IRR、LCOE等關鍵指標，並進行敏感性分析。 我們將深入分析不同配置方案對係統可靠性、能源利用率以及經濟效益的影響，並從技術、經濟、環境等多個角度，對案例項目進行綜閤評價。通過這些案例研究，讀者將能夠更直觀地理解本書提齣的理論和方法，並學會如何將其應用於實際工程設計和投資決策。 第八章：未來發展趨勢與展望 本書的最後一章將展望風光儲係統未來的發展趨勢。我們將探討技術發展的新方嚮，例如更高能量密度、更長壽命、更低成本的儲能技術，以及更智能、更可靠的控製技術。 同時，我們將分析政策法規、市場機製對風光儲係統發展的影響，例如碳交易、電力市場改革、儲能激勵政策等。 最後，我們將對風光儲係統在構建未來清潔能源體係、實現能源轉型中的作用進行展望，並提齣未來研究的重點方嚮和建議，以期為行業的發展和進步提供參考。 結論 《風光儲係統容量優化配置及經濟性評估》一書，力求為讀者提供一套全麵、係統、實用的理論和方法體係。通過深入的理論分析、先進的優化算法和嚴謹的經濟性評估，本書旨在幫助廣大從業者和研究者解決風光儲係統設計和投資中的關鍵難題，推動可再生能源事業的健康發展，為構建安全、可靠、經濟、綠色的未來能源係統貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題《研究生教材 風光儲係統容量優化配置及經濟性評估》聽起來非常有吸引力，我一直對可再生能源係統很感興趣，特彆是太陽能和風能結閤儲能的潛力，以及如何將其經濟效益最大化。然而，我最近在尋找一本能夠深入探討風光儲係統在實際應用中，尤其是在不同地理區域和不同負荷特性下的容量優化配置策略的書籍。我希望能找到一些超越基礎理論的案例研究，瞭解在實際工程項目中，如何平衡初始投資、運行成本、可靠性以及環境效益等多個維度進行決策。這本書的標題暗示它可能會包含這方麵的內容，但具體到我最關心的——如何處理復雜多變的負荷需求，以及如何為不同規模的項目（例如，從社區級到工業級）設計定製化的容量配置方案，我希望它能提供更具體、更具操作性的方法論，而不僅僅是理論推導。例如，對於一個有著顯著夜間高峰負荷的工業園區，其風光儲係統的配置思路會與一個以白天用電為主的商業建築截然不同，我希望能在這本書中找到針對這類差異化需求的分析工具或決策框架。

評分☆☆☆☆☆

我對可再生能源係統的經濟性評估一直抱有濃厚的興趣，尤其是在風光儲一體化這樣復雜的係統中。我知道，除瞭度電成本（LCOE）等傳統指標外，還有許多更精細化的評估方法，例如考慮不同時間尺度的收益、風險調整後的淨現值、以及對政策變化和市場波動的敏感性分析。我特彆希望能在這本書中找到關於如何量化和評估這些復雜經濟因素的詳細闡述，特彆是當係統涉及到電網互動、需求側響應、甚至虛擬電廠等更高級的應用場景時。我一直在尋找一本能夠提供實用的經濟評估工具箱，能夠幫助研究者和工程師在復雜不確定的市場環境中，做齣更明智的投資和運營決策。例如，如何為風光儲項目設計閤理的收益模型，如何評估儲能設備在削峰填榖、調頻調相等服務中的經濟價值，以及如何在不同國傢和地區的政策背景下，進行具有可比性的經濟性對比分析。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題讓我聯想到我目前正在參與的一個項目，我們正在嘗試將分布式光伏和小型風力發電機組集成到一個微電網係統中，並搭配鋰離子電池儲能。然而，在確定各個部分的最佳容量配置方麵，我們遇到瞭不少挑戰。理論模型固然重要，但更迫切的是能夠有一些成熟的、經過實踐檢驗的方法來指導我們。我希望這本書能夠提供一些能夠處理實際工程約束，例如設備可用性、安裝空間限製、以及電網接入容量等因素的優化算法或軟件工具介紹。很多時候，理論上的最優解可能在實際中難以實現，因此，能夠提供一種能夠權衡理想狀態與現實情況的優化配置方法，對我來說非常有價值。我希望能找到關於如何利用仿真軟件（如MATLAB/Simulink、PVSYST、HOMER等）進行係統建模和優化配置的詳細指導，並瞭解在不同場景下的參數選取和結果解讀。

評分☆☆☆☆☆

我最近在接觸一些關於能源轉型和可持續發展的研究，其中風光儲係統是實現這一目標的關鍵技術之一。我特彆關注如何通過技術和經濟手段，最大化風光儲係統的減排效益和對電網的支撐作用。我希望這本書能夠深入探討不同容量配置方案對係統綜閤效益的影響，不僅僅是經濟效益，還包括碳排放的減少、可再生能源利用率的提升、以及對電網穩定性的貢獻等。我希望能找到一些能夠量化這些效益的指標和方法，並瞭解如何根據不同的政策導嚮和發展目標，來調整容量配置的側重點。例如，如果一個地區的可再生能源消納能力不足，那麼儲能的配置就應該更加側重於平抑波動，而不是簡單地追求最大化風光發電量。我期待這本書能在這方麵提供一些深刻的見解。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一名正在進行新能源領域學術研究的學生來說，理解風光儲係統容量優化的原理和方法是必不可少的。我希望這本書能夠提供嚴謹的理論基礎，並在此基礎上介紹最新的研究進展和前沿技術。特彆是，我對於如何處理風光發電的間歇性和不可預測性，以及如何優化儲能係統的充放電策略來最大化係統效益，非常感興趣。我希望這本書能夠深入探討這些關鍵問題，並提供一些先進的優化算法和模型。例如，能夠介紹如何利用機器學習或人工智能技術來預測風光齣力和負荷需求，並在此基礎上實現更智能化的容量配置和運行控製。同時，我也希望能瞭解一些前沿的儲能技術，例如液流電池、飛輪儲能等，以及它們在風光儲係統中的應用前景。