【摘要】：分子動(dòng)理論優(yōu)化算法是一種擬物理規(guī)律優(yōu)化算法,是以物理學(xué)中的分子熱運(yùn)動(dòng)為理論基礎(chǔ),通過模擬分子間吸引排斥運(yùn)動(dòng)的計(jì)算智能技術(shù)。針對(duì)該算法存在的優(yōu)缺點(diǎn),已設(shè)計(jì)出多種策略以提高算法性能,如:精英協(xié)同進(jìn)化策略、融合記憶機(jī)制和引入結(jié)晶原理等。得益于分子動(dòng)理論優(yōu)化算法理論基礎(chǔ)的日漸豐富和完善,本文構(gòu)建了風(fēng)電場(chǎng)陣列布局的單、多目標(biāo)優(yōu)化模型,將所改進(jìn)的算法應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中,以高效求解風(fēng)電場(chǎng)陣列布局方案。本文主要工作如下:(1)詳細(xì)分析了分子動(dòng)理論優(yōu)化算法與其它算法的聯(lián)系與區(qū)別,研究了本文所用算法的特色與潛力。探究了分子動(dòng)理論優(yōu)化算法的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與群集現(xiàn)象,針對(duì)算法存在的優(yōu)缺點(diǎn),引入社會(huì)學(xué)中的弱連接理論以改進(jìn)算法的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),然后通過多子群協(xié)同進(jìn)化策略和混沌擾動(dòng)方法提高算法逃出局部最優(yōu)能力,改進(jìn)后的算法在單、多模態(tài)函數(shù)和偏移函數(shù)上都有較好的優(yōu)化效果,特別是偏移函數(shù)的測(cè)試結(jié)果說明了改進(jìn)后的算法能很好地克服原始算法拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的固有缺陷。(2)為使分子動(dòng)理論優(yōu)化算法能夠解決多目標(biāo)優(yōu)化問題,提出基于分解和支配準(zhǔn)則的多目標(biāo)分子動(dòng)理論優(yōu)化算法。通過改進(jìn)算法的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)巧妙地解決了算法更新公式中最優(yōu)個(gè)體無法適應(yīng)多目標(biāo)優(yōu)化的問題,構(gòu)建基于分解的最優(yōu)個(gè)體選擇策略,接著利用支配準(zhǔn)則使算法不斷地迭代進(jìn)化,從而使分解與支配準(zhǔn)則優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。此算法很好地保留了原始算法的進(jìn)化機(jī)制,在DTLZ和ZDT函數(shù)測(cè)試集上的測(cè)試結(jié)果表明了該算法能夠很好地解決多目標(biāo)優(yōu)化問題。(3)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)陣列布局問題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,構(gòu)建基于尾流效應(yīng)的風(fēng)電場(chǎng)布局單、多目標(biāo)函數(shù)。通過對(duì)連續(xù)的單目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行離散化,使得風(fēng)電場(chǎng)陣列布局優(yōu)化問題的求解難度下降,然后使用改進(jìn)后的單目標(biāo)分子動(dòng)理論優(yōu)化算法進(jìn)行求解。為了能夠得到風(fēng)電場(chǎng)陣列布局更多的較優(yōu)方案,并使決策者兼顧風(fēng)電場(chǎng)的功率輸出和效率,設(shè)計(jì)了一種兩目標(biāo)的風(fēng)電場(chǎng)陣列布局優(yōu)化模型。該模型舍棄了基于坐標(biāo)的風(fēng)電場(chǎng)建模方法,采用更靈活的基于網(wǎng)格的風(fēng)電場(chǎng)模型,然后將所提出的雙準(zhǔn)則多目標(biāo)分子動(dòng)理論優(yōu)化算法用于求解多目標(biāo)風(fēng)電場(chǎng)陣列布局優(yōu)化問題。
【圖文】：

傳統(tǒng)化石能源的消耗劇增，為達(dá)到降低碳排放的目標(biāo)，必須重視可再生能源的開發(fā)和利用，但當(dāng)前水電、核電、氫能和風(fēng)電等清潔能源在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所占比例較小。為解決全球化石能源帶來的生態(tài)環(huán)境，2015 年眾多國家聯(lián)合簽署了《巴黎協(xié)定》以應(yīng)對(duì)全球氣候變暖，越來越多的國家開始推廣和利用可再生能源，當(dāng)前這場(chǎng)新能源革命的興起將轉(zhuǎn)變能源的生產(chǎn)和消費(fèi)方式。混合可再生能源電力系統(tǒng)的電源側(cè)包含了大量具有間歇性、隨機(jī)波動(dòng)性的新能源電源，其中風(fēng)能作為開發(fā)成本較低的一種能源，，可開發(fā)利用的總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過太陽能和水能，已成為當(dāng)前世界各國重點(diǎn)投資發(fā)展的新能源領(lǐng)域。我國風(fēng)能資源豐富，全國大約有 2430 個(gè)氣象站，廣泛分布在華北、華中、華南等地區(qū)，用于大范圍統(tǒng)計(jì)全國風(fēng)資源分布[1]。2006-2015 年中國年、季平均風(fēng)力密度時(shí)空變化如圖 1-1 所示，年平均風(fēng)力密度為 164.1W m-2，平均風(fēng)力密度最高的季節(jié)在春天，達(dá)到 217.5W m-2；其次是冬季和夏季平均風(fēng)力密度較高，分別達(dá)到 155.9 W m-2和 142.9 W m-2；秋季平均風(fēng)力密度最低，僅僅只有 138.1 Wm-2。從圖中可以很明顯的看出中國不同季節(jié)、不同區(qū)域風(fēng)資源分布差異較大，但整體來看，中國風(fēng)電資源分布較均勻，風(fēng)電適合在中國大規(guī)模推廣。

風(fēng)速開始穩(wěn)定增大，逐漸達(dá)到原始自由氣流的風(fēng)速分析，可以發(fā)現(xiàn)，主導(dǎo)風(fēng)向?qū)︼L(fēng)電場(chǎng)的陣列布局占風(fēng)機(jī)間的距離至少要不低于中間區(qū)的長度，而尾流，風(fēng)速損失較大，因此必須避開此區(qū)域。至此，可風(fēng)機(jī)距離至少為 5 倍風(fēng)輪直徑。中，多使用簡化的尾流效應(yīng)模型：Jensen尾流模型，計(jì)算復(fù)雜度較低，應(yīng)用最為廣泛，其尾流是通過控制，k 的值依靠模擬和測(cè)量來定義。Jensen尾流風(fēng)機(jī)葉片掃過的風(fēng)輪面后面的尾流近區(qū)。0v
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM614

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