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面向远洋海岛群的电源规划及物资能量补给策略研究

面向远洋海岛群的电源规划及物资能量补给策略研究

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作者：张哲原华中科技大学

学位级别：硕士

远洋海岛是维护国家主权和海洋权益的重要支点和平台,构建安全稳定可靠的远洋海岛群供电和物资补给网络具有重要的经济和战略价值。目前,现有的微电网理论研究和工程应用已经为海岛微电网的清洁供电、可靠供电问题提供了可行的解决方案... 详细信息

远洋海岛是维护国家主权和海洋权益的重要支点和平台,构建安全稳定可靠的远洋海岛群供电和物资补给网络具有重要的经济和战略价值。目前,现有的微电网理论研究和工程应用已经为海岛微电网的清洁供电、可靠供电问题提供了可行的解决方案。然而,微电网的经济发展与电力需求的交互关系、新能源机组供电波动性和随机性都提高了对电源规划的要求;同时,基于远洋海岛从大陆进行物资补给困难等特点,亟需研究利用周围无人岛为负荷集中分布的岛屿进行补给的方案。为此,本文从适配远洋海岛微电网的主力电源、备用电源和物质生产装置的建模入手,讨论了微电网建设发展过程中的经济和电力交互影响特征、常规机组作为备用的概率性出力和燃料耗量特征,以及资源岛上物资能量的生产打包方式。具体研究内容包括:在计及经济增长和电力供应交互影响的微电网多阶段电源规划方面,首先量化表征了远洋海岛电力供应与经济发展的交互影响因素;建立了包含偏远社区经济增长最大、微网运行维护(operation and maintenance,O&M)费用最小和经济增长下行风险最小三个目标的微网多阶段多目标电源规划模型,并采用快速群搜索算法进行求解。理论和仿真结果验证了该电源规划方法的合理性和有效性。在双重化备用电源规划方面,针对风机、光伏发电和负荷的不确定性,利用概率性序列运算方法求取电力和电量不足两个可靠性指标的概率分布;进而根据微型燃气轮机和柴油机各自的特性,构建了最大化利用两种机组优势的备用策略,并以最大程度满足可靠性为前提,求解备用机组及储气站的最优规划容量。仿真结果证明了所求解的机组及配套设备能够满足岛上日常及极端天气的备用功能。在资源/能量包制备及输运策略方面,根据远洋海岛群的实际特点进行岛屿功能分类,建立海水淡化装置、制氢装置和蓄电池的能量转换效率-产物质量特性模型及物资/能量包的价值评估模型;以最大化资源岛收益为目标求取物资/能量打包方案及以船舶额定载重为表征的物资/能量包外送方案。算例结果证明了所提策略的优越性。

关键词：远洋海岛经济电力交互多阶段规划双重化备用物资/能量包

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