远洋海岛多能源系统配置及运行优化研究

作     者：贺鑫洪 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李凤祥

授予年度：2023年

学科分类：080702[工学-热能工程] 081505[工学-港口、海岸及近海工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0815[工学-水利工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0814[工学-土木工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主      题：远洋海岛多能源系统 配置优化 沼气和电转气 运行优化 检修计划 

摘      要：随着我国建设海洋强国的步伐不断加快,作为海洋事业重要支点的远洋海岛成为开发建设的热点,海岛内居民对安全、可靠、清洁的能源供给和电、热、淡水等资源需求缺口也越来越大。建立充分利用海岛可再生能源进行能源供给、发挥不同能源子系统互补优势的远洋海岛多能源系统,提高能源利用效率,能有效解决远洋海岛用能需求与供能经济性问题。合理的配置远洋海岛多能源系统内设备容量和制定优良的运行计划是保障系统安全、可靠和经济运行的重要手段。因此,本文以含可再生能源的远洋海岛多能源系统为研究对象,围绕系统的配置及运行优化展开研究,具体研究内容如下:(1)基于远洋海岛多能源系统的基本架构,构建包含沼气池和电转气设备的远洋海岛多能源系统物理框架,分析系统内可再生能源设备、能量转换设备和储能设备的工作原理及运行特性,并建立相应设备的数学模型。(2)提出计及沼气和电转气的远洋海岛多能源系统配置优化模型。通过K-means聚类方法对全年光照、风速和负荷情况进行处理,选取各类季节典型日数据,以全年综合经济成本最低为目标函数,建立考虑环保性和能源弃用的远洋海岛多能源系统配置优化模型。通过算例分析沼气池和电转气设备对远洋海岛多能源系统配置情况的影响,表明配置沼气池和电转气设备的远洋海岛多能源系统能在满足用户多样用能需求的同时降低经济成本、提高能源利用率,验证了所提配置优化模型的合理性与优越性。(3)提出计及检修计划的远洋海岛多能源系统运行优化模型。通过场景生成与削减方法处理可再生能源机组出力的不确定性,以全年综合运行成本最低为目标函数,建立考虑不确定性和检修约束的远洋海岛多能源系统中长期运行优化模型。通过算例分析检修计划和储能设备对远洋海岛多能源系统运行状况的影响,表明联合优化检修和调度计划,能在保证远洋海岛多能源系统可靠性的同时提高经济性,并且多种储能设备同时参与调度将进一步提高系统运行经济性,验证了所提运行优化模型的有效性。