本文是一篇电力论文，本文首先介绍了光伏发电的研究背景及意义，关于国内外对于光伏发电的发展状况以及光伏储能并网技术中储能技术和光伏储能量管理的研究现状。
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
随着化石能源的持续开采，很多国家和地区的环境受到不同程度的影响。电能是通过煤炭、石油等燃烧转化而来，科学家根据对现有能源消耗量的增长速度，预测出地球上化石能源的储备量将在百年之后消耗殆尽[1-2]。与此同时全球各种自然灾害频发，比如：沙尘暴、泥石流、地震及雾霾等。这些灾难的发生与化石能源的过度开采使用是密不可分的，造成了恶劣的自然环境。利用不可再生能源来发展经济是不符合可持续发展的，为了改善能源转向无污染清洁的可再生能源的开发与利用。目前可再生能源中备受关注的有光伏发电、水力发电、风力发电、地热能发电、潮汐能发电等[3-4]。从能量流动的角度看，地球上百分之八十的能量来源于太阳，地球上生命体的能量来源都是通过植物的光合作用来吸收太阳的能量产生的，化石能源是动物遗骸埋在地下经过亿万年地壳运动产生的。现如今全球各国都在光伏发电方向上下足功夫，并调度大量人力物力财力，研究并出台了相关的光伏行业优惠政策来加快发展光伏产业[5]。
面对眼下资源缺乏、环境和生态的恶劣情况，从国家层面重新调整方针政策，树立可持续发展的理念，从长远的角度布局，加快建设美丽中国，青山环绕，绿水长流，为子孙后代创建更美好的未来；从企业层面，大量资金投入能源科学技术的研究，承担起该有的社会责任，在现有的基础上优化技术，摆脱对化石能源的依赖行为，改变成地球上生生不息的光能、风能、潮汐能等等，形成一套更好的能源体系；从个人层面增强环保意识，响应国家和社会的号召，积极承担起使用绿色能源的先行者。能源是作为一个国家经济发展的先行条件，承担着极其特殊且重要的地位。不可再生能源的消耗主要导致CO2产生和排放的持续增加，在能源结构方面，减少化石能源的消耗成为重中之重，然而作为制造强国的中国，能源的消耗总量是不可避免减少的，为此只有通过利用清洁能源来替代化石能源的消耗，才能从根本上解决碳排放和环境问题。
1.2 国内外光伏发电发展现状
从光生伏特效应的发现到第一块制作出来的光伏电池，相比于计算机技术和通讯技术来说，虽取得一定的进步，但是技术发展却还是相当漫长的过程。直到二十世纪七十年代到八十年代期间，爆发了石油危机和环境恶劣的问题，促进了可再生能源技术的突破与发展。
美国贝尔实验室三位科学家成功研制出单晶硅电池以来，加上美国颁布并实施的政策，全球的光伏产业被带动起来，各个国家也相应的制定了一系列的法案，新一轮光伏政策的颁布和全球光伏市场的迅速崛起，装机容量从几十兆瓦到七八百兆瓦，增长速度直线飙升，然而随着全球各国高度重视可持续发展策略，针对当前的能源结构做出了从化石能源到绿色清洁能源上的转变，使得绿色清洁能源得到了迅速的发展。光伏并网容量从2014年的192.16GW，稳步上升到2018年的549.61GW，直线飞跃到2021年的854.1GW，光伏发电容量占化石能源发电的50%以上，而在整个清洁能源发电中，发电容量遥遥领先其他清洁能源，短短几年时间，实现了好几倍的增长。其中，中国累计光伏装机305GW，日本112.3GW，印度67.2GW，韩国16.4GW，巴基斯坦5.2GW。
随着我国光伏产业的技术和规模逐步完善，发展势头非常猛烈，尤其是2014年过后，在国家光伏发展的大方针下，每年光伏发电装机容量持续刷新纪录。2020年，全国光伏新增装机48.2GW，创历史第二高，2021年全国新增光伏并网容量达5488万千瓦，其中分布式光伏容量为2927.9万千瓦，集中式光伏电站容量达2560.07万千瓦，截至2021年底累计并网容量高达30598.7万千瓦，同比增 30.2%，其中分布式光伏容量为10750.8万千瓦，集中式光伏电站容量达19847.94万千瓦，再一次刷新历史记录。图1-1为近三年中国光伏装机容量，表1-2为2021年中国各省光伏并网容量情况。
第二章光伏发电控制及仿真分析
2.1 光伏板基本原理
光伏电池是根据特有半导体材料制作完成，而半导体的最基本材料是硅，但是单质硅属于非金属物质，不具有导电特性，但是在单质硅中加入一些少量的杂质，即可做成两种P型和N型的半导体。P型半导体是少了个带负电荷的电子形成了空穴，N型半导体是多了个电子，两者形成了强烈的电位差。在阳光的照射下，硅材料中的电子就此激发，而产生电压。
光伏效应如图2-1所示，当太阳照射到PN半导体的结合部分时，导致其中的载流子流入空间电荷区，而电子和空穴受到电位差的影响，分别流入N区和P区，使得在附近形成相反的光生电场，导致现在半导体带上正负电荷，形成光伏电动势。
2.2 光伏板电路模型及其特性
2.2.1 光伏板电路模型
光伏电池的本质就是通过太阳光的照射，赋予电子能量而导致产生定向移动，经过闭合电路形成电流的装置。在实际当中，光伏电池模块是一个受控电流源，其输出一种恒定的直流电，其等效电路如图2-2所示；
图中： Isc代表光子激发电流，其大小与入射光的辐照度成正比，照射的面积以及本身温度有关；
Id代表流过二极管的反向饱和电流；
串联电阻Rsh和并联电阻Rs均为寄生电阻；
Ish为流过寄生电阻Rsh的电流，以分流形式造成功率损失；
RL为负载，IL为负载电流，UL为负载电压；
第3章 储能单元协调控制策略研究 .......................... 23
3.1镍氢蓄电池储能单元 ................................. 2
3.1.1镍氢蓄电池工作原理 ............................ 23
3.1.2镍氢蓄电池等效电路模型 .......................... 25
第4章 基于模糊神经网络的光储并网控制策略研究 .......................... 35
4.1模糊神经网络概述 ......................... 35
4.1.1模糊系统 ................................. 35
4.1.2神经网络系统 ........................ 35
第5章 总结与展望 .................................. 46
5.1 总结 ................................. 46
5.2 工作展望 ............................... 46
第四章 基于模糊神经网络的光储并网控制策略研究
4.1模糊神经网络概述
4.1.1模糊系统
模糊系统不仅不拘泥于被控对象的数学模型，还能准确的进行判断和决定，是一种应用十分广泛的技术，通过人类专家的经验和知识形成模糊语言规则，生成模糊控制列表，并在实际应用中经过反复修正，采用模糊逻辑控制器进行推理，通过隶属度函数映射的区间中找到相对应得值，最后把推理结果转化成系统中实际的控制量，然后输入到被控对象上。由于是人类自定义的规则，也许会出现考虑不周，或者产生偏差而出现规则漏洞，控制上就会出现偏差。
1.模糊化：首先要将定义好的变量作偏差，形成的误差和误差变化率，通过规定的特定语言值，通常分成七个不同集合区域，包括负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。然后采用对该系统更贴合的隶属度函数，如三角形、梯形、钟形和高斯形，通过变量的不同的值来对应隶属度函数中的值，找到其中隶属度，也就是对应着特定区间，意味着能同时对应一个或几个不同的值。
2.模糊推理运算：将模糊化后的变量，通过经验和知识形成的语言控制规则，然后用这些规则去进行推理决策，得到一个新的变量，实际上就是对模糊变量进行运算的过程，得出更优的模糊变量。
3.精确化：经过模糊推理运算得出来的仍是模糊的量，需要经过精确化的过程，把推理后的模糊量转化成系统中所需的精确量，去模糊化的方法一般采用面积重心法。
第五章 总结与展望
5.1 总结
当前，传统能源日益紧缺、环境恶化逐步突显，清洁能源的开发与利用成为了人们关注的焦点。在此背景下，作为清洁能源领域之一的光伏发电技术得到了快速发展，其应用规模也在随之扩增。然而当前的光储发电并网技术的发电效率太低，需要通过提高并网的转化效率来降低光伏发电成本，因此光储发电并网技术成为问题的关键。
（1）本文首先介绍了光伏发电的研究背景及意义，关于国内外对于光伏发电的发展状况以及光伏储能并网技术中储能技术和光伏储能量管理的研究现状。
（2）剖析了光伏电池的基本原理，通过光伏电池的等效电路建立了数学模型，搭建出仿真模型。根据光伏电池P-U，I–U的输出特性曲线，确定系统运行要求，介绍了最大功率点控制算法，其中包括定电压跟踪法、导纳微分法和扰动观察法，以此建立仿真模型来验证其效果的最优性。
（3）研究了光伏发电系统的储能单元结构和工作原理，根据Battery的主要电路模型，其中包括内阻模型、戴维南模型和PNGV模型。储能单元采用双向DC/DC变换的充放电拓扑电路，并通过电路原理推导出数学模型，结合储能单元的能量管理，设计了恒压控制和镍氢电池SOC的下垂控制策略，并验证其策略的合理性。
（4）阐述了模糊神经网络的形成和发展，研究了模糊神经网络结构和学习算法，设计模糊神经网络PID控制器，分析了基于后级逆变电路控制策略，搭建了光储发电系统整体模型。仿真结果表明，相比于BP神经网络控制器优化的结果，模糊神经网络PID控制器优化效果更佳，受到干扰后，系统的动态性能恢复速度较快。
参考yyf
