【摘要】：能源危機(jī)及環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重,潮汐流能發(fā)電作為一種綠色環(huán)保、潛力巨大的海洋能利用形式得到世界各國的高度重視。為充分利用潮汐流能資源,常采用潮汐流能發(fā)電場(Tidal Current Farm,TCF)的形式集中發(fā)電,歐美等國已建立MW級TCF,并投入商業(yè)運(yùn)行。TCF規(guī)劃設(shè)計(jì)是潮汐流能開發(fā)所要解決的關(guān)鍵問題,其直接關(guān)系到TCF的發(fā)電效率、投資成本及長期盈利能力。本文在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“潮汐流能發(fā)電機(jī)組和集電系統(tǒng)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)概率規(guī)劃方法研究”(51607014)的資助下,針對潮汐流能發(fā)電場機(jī)組布局和集電系統(tǒng)的優(yōu)化規(guī)劃展開研究,具體內(nèi)容如下:(1)針對現(xiàn)有TCF規(guī)劃方法難以計(jì)及機(jī)組布局和集電系統(tǒng)規(guī)劃方案間的耦合機(jī)理、且常忽略TCF接入對電網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用影響的問題,本文提出一種考慮機(jī)組布局和集電系統(tǒng)優(yōu)化的TCF協(xié)調(diào)規(guī)劃方法,以權(quán)衡TCF的投資、收益及電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。首先,考慮潮汐流速的規(guī)律性以及TCTs間的尾流效應(yīng),建立TCF的輸出功率模型;其次,基于雙層規(guī)劃理論,考慮TCF投資、電網(wǎng)及TCF運(yùn)行成本,建立TCF的優(yōu)化規(guī)劃模型,該模型計(jì)及了機(jī)組布局與集電系統(tǒng)規(guī)劃方案間耦合關(guān)系;然后,結(jié)合遺傳算法和混合整數(shù)規(guī)劃理論,建立規(guī)劃模型的高效求解策略;最后,針對多地潮汐流速的實(shí)測數(shù)據(jù)、IEEE 30及118節(jié)點(diǎn)系統(tǒng),進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證了所提方法的有效性。與現(xiàn)有方法相比,本文能夠確定合理的TCF規(guī)劃方案,有效協(xié)調(diào)機(jī)組布局和集電系統(tǒng)規(guī)劃方案,減少集電系統(tǒng)的投資成本,提高TCF綜合收益。文中算例表明,所提方法下的集電系統(tǒng)投資費(fèi)用可減少20%以上,TCF綜合收益可提高5%~10%。(2)針對現(xiàn)有方法難以考慮礁石等地質(zhì)不可行區(qū)域?qū)CF機(jī)組布局和集電系統(tǒng)拓?fù)涞挠绊?結(jié)合第二章研究內(nèi)容,本文提出一種考慮不可行區(qū)域的TCF規(guī)劃方法。首先,研究不可行區(qū)域?qū)ξ擦魉p效應(yīng)的影響,并結(jié)合機(jī)組尾流效應(yīng)的解析模型,建立考慮不可行區(qū)域的混合尾流模擬方法以及TCF日輸出功率模型;其次,基于雙層規(guī)劃理論,考慮不可行區(qū)域約束,建立TCF中機(jī)組布局和集電系統(tǒng)的聯(lián)合規(guī)劃模型,其中,在集電系統(tǒng)優(yōu)化模型中,引入改進(jìn)的輻射形分組方法,以減少優(yōu)化變量個(gè)數(shù);然后,基于實(shí)數(shù)編碼的遺傳算法和混合整數(shù)規(guī)劃,建立上述模型的高效求解策略;最后,針對含多種不可行區(qū)域的TCF規(guī)劃問題,進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證了本文方法的有效性,并有結(jié)論:本文通過量化不可行區(qū)域?qū)CF規(guī)劃的影響,充分挖掘潮汐流能發(fā)電潛力,提高TCF的資金利用率。文中算例表明,所得的TCF規(guī)劃方案能夠合理規(guī)避不可行區(qū)域,降低了不可行區(qū)域?qū)CF規(guī)劃的影響。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P743.3;TM612

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2645752