新能源供電系統優化控制（簡體書）

本書以可與建築集成的光伏發電系統和風力發電系統為研究對象，針對光伏發電和風力發電系統的優化控制問題進行了較為深入的研究，旨在通過提高系統輸出效率、改善電能質量、優化系統配置和提高經濟效益的目的，為我國實現低碳城市的目標貢獻微薄之力。對風電及光電相關專業的學者及工程技術人員具有重要的參考價值。·

Grady Booch，在軟件架構、軟件工程和建模領域的創新工作是世界知名的。從1981年Rational公司創建開始，他就一直擔任該公司的首席科學家。Grady于2003年3月成為了IBM院士（IBM Fellow）。Grady是統一建模語言（UML）最早的開發者之一，也是幾個Rational產品的最早開發者之一。Grady曾擔任世界各地一些複雜的軟件密集型項目的架構師和架構指導者。Grady是6本暢銷書的作者，包括UML Users Guide和Object-Oriented Analysis with Applications。Grady發表了幾百篇有關軟件工程的技術文章，其中包括在20世紀80年代早期發表的文章，這些文章最先提出了面向對象設計的術語和實踐。他曾在世界各地演講和諮詢。Grady是美國計算機協會（ACM）、美國電氣電子工程師學會（IEEE）、美國科學促進會（AAAS）、有社會責任的計算機專家協會（CPSR）的成員。他是IBM院士、ACM院士、世界技術網絡院士，也是軟件開發論壇夢想家。Grady是敏捷聯盟、Hillside集團和軟件架構師世界學院的創始委員會成員，也是Northface大學的顧問委員會成員。Grady於1977年從美國空軍學院獲得學士學位，于1979年從加州大學聖巴巴拉分校獲得電子工程科學碩士學位。Grady與他的妻子和他的貓生活在科羅拉多。他的興趣包括閱讀、旅行、唱歌和彈奏豎琴。Robert A. Maksimchuk，是Unisys Chief Technology Office的一名研究主管。他關注新出現的建模技術，目的是提升Unisys 3D可視企業建模框架的戰略方向。Bob為這項任務帶來了不同行業的大量系統工程、建模、面向對象分析與設計的專業知識。他是UML for Mere Mortals和UML for Database Design的合著者，也寫了許多文章。他曾經周遊世界各地，在各種技術論壇上作為重要演講者發言，舉辦關於UML和面向對象開發的研討會和培訓。Bob是電氣電子工程師學會（IEEE）和國際系統工程學會（INCOSE）的成員。Michael W. Engle，是洛克希德馬丁公司的首席工程師。他有超過26年的技術和管理經驗--從項目啟動到運營支持，涵蓋了完整的系統開發生命週期。利用系統工程師、軟件工程師和系統架構師的背景，Mike運用了面向對象技術，為複雜的系統開發提供創新的開發方式。Bobbi J. Young， Ph.D.，是Unisys Chief Technology Office的一名研究主管。她有著多年的IT行業從業經驗，與商業公司和國防部合同供應商一同工作。Young博士是一名諮詢師，她在項目管理、企業架構、系統工程和面向對象分析與設計方面提供現場指導。在她的職業生涯中，她關注於系統生命週期過程和方法學，同時也關注企業架構。Young博士擁有生物學、計算機科學和人工智能學位，她獲得了管理信息系統的博士學位，也曾是美國海軍預備役的一名指揮官（已退伍）。Jim Conallen，是IBM Rational的模型驅動開發戰略小組的一名軟件工程師。在這個小組中，他積極參與，將對象管理集團（OMG）的模型驅動架構（MDA）計劃應用於IBM Rational的模型工具中。Jim在基於資產的開發和可複用資產規範（RAS）領域也很活躍。Jim經常在會議上演講，也經常寫文章。他的專業領域是Web應用開發。他開發了UML的Web應用擴展（WAE）。這是對UML的一種擴展，讓開發者能夠利用UML在合適的抽象和細節層面上對Web應用的架構進行建模。這項工作是IBM Rational Rose和Rational XDE Web Modeling功能的基礎。Jim與人合著了兩個版本的Building Web Applications with UML，第一個版本採用微軟公司的ASP技術，後一個版本採用J2EE技術。Jim的經驗也來自於加入Rational之前的工作，那時他曾是獨立的諮詢師、Peace Corps的志願者和大學講師。他還是3個孩子的父親。Jim從Widener大學獲得了計算機和軟件工程的學士學位和碩士學位。Kelli Houston是IBM Rational的IT諮詢專家。她是IBM內部方法的方法架構師，負責編寫方法並集成IBM的方法。除了方法架構師的角色，Kelli還在IBM內部領導Rational Method Composer（RMC）特別興趣小組（SIG）工作，為客戶和IBM內部諮詢師提供有效使用RMC方面的諮詢和現場指導服務。·

《新能源供電系統優化控制》對從事能源相關專業研究的專家學者及學生具有重要的參考價值，也可供新能源領域的工程技術人員借鑒參考。

第1章 緒論1.1 研究背景1.2 太陽能資源分佈、發展現狀和相關技術1.2.1 我國太陽能資源分佈1.2.2 我國光伏發電發展現狀1.2.3 光伏發電相關技術1.3 風能資源分佈、發展現狀和相關技術1.3.1 我國風能資源分佈1.3.2 我國風力發電發展現狀1.3.3 風力發電相關技術1.3.4 太陽能和風能的發展趨勢1.4 與建築一體化新能源供電系統發展現狀1.4.1 太陽能與建築一體化1.4.2 風力發電系統與建築一體化1.4.3 風光互補系統與建築一體化第2章 光伏發電系統優化控制2.1 相同輻射強度下的最大功率跟蹤技術2.1.1 基礎知識2.1.2 傳統的MPPT技術2.1.3 優化電流MPPT技術2.1.4 快速優化電流MPPT算法2.1.5 優化電壓MPPT算法2.1.6 基於模糊邏輯理論的MPPT技術2.1.7 基於小腦模型神經網絡的MPPT技術2.2 部分遮蔽下的MPPT技術2.2.1 部分遮蔽情況下的光伏輸出特性2.2.2 基於電流折算法的輸出特性Matlab模型2.2.3 基於電壓疊加算法的輸出特性Matlab模型2.2.4 基於遺傳改進粒子群的MPPT技術2.2.5 基於模糊擾動的MPPT技術2.2.6 基於改進傳統P＆O法的MPPT技術第3章 風力發電系統優化控制3.1 水平軸風力發電系統MPPT技術3.1.1 基礎知識3.1.2 小型水平軸風力發電系統MPPT技術3.2 垂直軸風力發電系統MPPT技術3.2.1 垂直軸風力發電機的受力分析3.2.2 垂直軸風力機的理論受力分析3.2.3 變槳距方案的設計及驗證3.3 風力發電技術應用於潮汐流發電系統3.3.1 基礎知識3.3.2 潮汐流發電技術第4章 新能源發電系統並網控制技術4.1 並網基礎知識4.2 三種d-q變換鎖相環技術4.2.1 SSRF-SPLL技術4.2.2 DDSR-SPLL技術4.2.3 EPLL-SSRF-SPLL技術4.2.4 技術比較4.3 基於免疫理論的電能質量改善技術4.3.1 免疫基礎理論4.3.2 模糊免疫理論第5章 混合多種能源供應系統優化5.1 Homer優化算例5.1.1 具體算例分析5.1.2 算例敏感性分析5.2 RETscreen優化算例參考文獻 ·

1.3.3風力發電相關技術
風電機組的發電過程如下：風能吹動風輪帶動發電機發電，發出的電能一般為交流電，如果是并網型風力發電系統，可以通過AC／AC電路控制風輪的轉速并使得輸出電能的電壓、頻率和相位等和電網相一致，同時蓄電池可有可無。如果是離網型風電系統（一般蓄電池是必須的），負載是直流負載，這時可以首先將發電機輸出的交流電通過整流橋轉換成直流電，然后通過DC／DC電路實現對風輪轉速的控制，實現風能的最大功率跟蹤；如果是交流負載，可以直接通過AC／AC電路或在DC／DC電路后加上DC／AC電路為負載提供交流電能。風電機組的控制電路的基本功能包括MPPT、過流過壓保護、負載電流電壓控制等，如果是大型風電機組還包括偏航控制、增速齒輪控制和槳矩控制等。
最大功率跟蹤技術在風力發電系統中的應用可以有效提高系統輸出效率，增加電能的輸出，現代風電機組都采用了不同的MPPT控制策略。由于小型風力發電機組一般采用固定槳距角的設計，因此無法采用變槳距控制的方式實現系統的MPPT，因此可以通過改變DC／DC或DC／AC占空比的方式，等效改變負載的方式實現最大功率跟蹤；對于大型風電機組由于采用了可變槳距角的結構，因此可以通過改變槳距角的方式實現MPPT。
風電機組的偏航系統也稱為對風裝置，當風速矢量的方向變化時，能夠快速平穩地對準風向，以便風輪獲得最大的風能。偏航控制對于提高風電機組輸出效率和降低系統故障率具有非常重要的意義。由于小型風電機組一般利用尾舵對風，因此不需要特別的偏航控制機構；而大型風力機一般采用電動或液壓的偏航系統來調整風葉并使其對準風向，其偏航系統一般包括感應風向的風向標，偏航電機，偏航行星齒輪減速器，回轉體大齒輪等。
此外，對于風電裝機容量占電力裝機總容量比例大于5％的電網，該電網區域內運行的風電場應具有低電壓穿越能力，即風力發電機并網點電壓跌落時，風力發電機機能夠保持低電壓穿越并網，甚至向電網提供一定的無功功率，支持電網恢復，直到電網恢復正常，從而“穿越”這個低電壓時間（區域）。具體來說，①風電場內的風電機組具有在并網點電壓跌至20％額定電壓時能夠保證不脫網連續運行625ms的能力；②風電場并網點電壓在發生跌落后2s內能夠恢復到額定電壓的90％時，風電場內的風電機組能夠保證不脫網連續運行。
此外隨著并網風力發電系統容量的不斷增大，風力發電易受風速變化影響較大的缺點，必將對公共電網造成影響，如大量注入電網的有功功率波動，對電網的電壓、頻率、負載和功角等安全性和穩定性的影響。因此有必要研究大型風力發電系統的并網控制運行策略、風速預測理論和并網極限理論等內容。