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深远海养殖风光油蓄多能互补供电优化配置研究

深远海养殖风光油蓄多能互补供电优化配置研究

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作者：刘玉松大连海洋大学

学位级别：硕士

随着我国在深远海养殖方面不断探索和实践,在深远海养殖积累了一定的经验和技术,但深远海养殖平台远离陆地,如何高效稳定的为养殖平台供电成为阻碍发展的一个重要因素。本文以深远海养殖平台为研究基础,依据平台用电需求建立风光油蓄多... 详细信息

随着我国在深远海养殖方面不断探索和实践,在深远海养殖积累了一定的经验和技术,但深远海养殖平台远离陆地,如何高效稳定的为养殖平台供电成为阻碍发展的一个重要因素。本文以深远海养殖平台为研究基础,依据平台用电需求建立风光油蓄多能互补供电系统,利用MATLAB遗传算法和HOMER无衍生算法对供电容量配置进行研究,并对最终风光油蓄多能互补供电优化配置方案进行供电试验。本文主要研究内容如下:对深远海养殖平台所在海域进行环境分析,发现养殖海域受季风影响年平均风速为4.57 m/s,晴天数最少为14 d,连续雨天数为6 d,太阳光照辐射量年平均为5750 MJ/m;对养殖平台的用电需求进行统计,养殖平台的年用电量为251850 k W·h,根据深远海养殖平台用电需求和海域自然资源状况,提出风光油蓄多能互补供电方案,并对供电设备类型选取进行分析确定。对风光油蓄多能互补供电方案中风光油蓄设备进行数学建模,通过MATLAB遗传算法对供电方案进行仿真,以年化成本、净现值成本和可再生能源占比为目标函数,以各供电设备的容量和缺电概率为约束条件,对供电容量配置进行求解。通过对比分析确定风光油蓄多能互补供电系统的容量配置方案为:光伏年供电量139238.60 k W·h,占比39.57%;风力发电机年供电量40896.35 k W·h,占比11.62%;燃油发电机年供电量106237.70 k W·h,占比30.19%;蓄电池年供电量65517 k W·h,占比18.62%,单位供电成本为1.35元/k W·h。通过HOMER创建风光油蓄多能互补供电模型,设定风速、太阳辐射量和养殖平台用电等参数。以净现值成本、可再生能源占比和缺电概率为指标对仿真方案进行对比分析,确定多能互补供电容量配置方案为:光伏年供电量133242 k W·h,占比39.48%;风力发电机年供电量38187 k W·h,占比11.32%;燃油发电机年供电量101660 k W·h,占比30.12%;蓄电池年供电量64399 k W·h,占比19.08%,单位供电成本为1.22元/k W·h。对遗传算法和HOMER两种容量配置方案进行分析,HOMER优化配置方案的年化成本比遗传算法的低0.07万元,单位供电成本低0.12元/k W·h,因此选取HOMER仿真的风光油蓄多能互补供电优化配置方案。依照HOMER仿真优化方案搭建缩小80倍风光油蓄多能互补供电试验平台。测试不同天气不同光伏板倾角对发电量的影响,发现晴天时30°、40°和50°的日供电量偏差0.11k W·h和0.22 k W·h,阴天时的日供电量偏差0.43 k W·h和0.53 k W·h,雨天的日供电量偏差0.07 k W·h,对比确定光伏板倾角为30°时发电量最佳;对试验与仿真连续15 d的供电量进行对比分析,发现试验总供电量比仿真的低6.47%,分析供电存在误差的原因,并于国内的深远海养殖供电技术进行对比,证明了深远海养殖风光油蓄多能互补供电配置优化方案的有效性和可行性。

关键词：深远海养殖多能互补供电遗传算法 HOMER 供电性能试验

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