偏远山区混合可再生能源系统的优选研究
发布时间：2021-01-04 16:44
火力发电是目前我国电力生产的主要方式,其电力生产过程中燃烧矿物燃料,排放了大量以二氧化碳为主的温室气体,导致全球气候的变暖。相别于传统的火力发电,可再生能源发电对环境的影响较小。近些年来,相关可再生能源发电技术得到了迅速的发展,发电成本得到了明显的降低。对于偏远地区来说,传统的火力发电不仅在生产过程中会对环境产生不利影响,而且在远距离输电方面也面临较高的成本问题。所以,以光伏扶贫和风力扶贫为代表的电力扶贫作为我国实现精准扶贫目标的重要方式,在改善偏远村落环境效益的同时,也减少了成本支出。因此,混合可再生能源系统在偏远地区的发展具有很高的可行性。近些年,混合可再生能源系统相关的研究逐渐兴起,HOMER（Hybrid Optimization Model for Electric Renewable）模型由于其灵活的建模能力而受到研究者的青睐,该模型以最小净现值成本作为目标函数来进行模拟优化。本研究利用HOMER模型对广东省清远市连南县偏远山区村落构建了光储能源系统、风储能源系统、光-柴-储能源系统、风-柴-储能源系统、光-风-储能源系统以及光-风-柴-储-能源系统在内的六种系统配置方式,...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
村落整体月负荷柱状图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-25-第3章可再生能源系统模拟与方案优选3.1场景设计本研究采用HOMER模型对不同场景下的混合可再生能源系统进行模拟与优化。在研究的初步阶段，需对模型的界限进行说明。本研究中构建的不同场景中的设备主要包括光伏发电板、风力涡旋机、柴油发电机、锌溴蓄电池以及逆变器。虽然，HOMER模型中包括氢储能模式，但是由于氢储能较为高昂的投资成本，不适用于偏远山区村落的发展与规划。进而本论文所构建的各种场景如图3-1所示。图3-1HOMER模型中的不同场景在确定HOMER模型中所需参数以及明确研究界限后，本文利用HOMER模型进行模拟优化。由于HOMER模型的原理为寻求在满足电力供给与电力需求以及设定约束条件（如最大容量短缺率等）下净现值成本投入最低的方案，进而，本文中所确定的最优容量的方案均为相应场景下净现值成本最低的方案。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-27-从过剩电量的角度而言，在各场景中，风-储能源系统（A2）以及风-柴-储能源系统（A4）过剩电量均高于其余4个场景，过剩电量占比分别达到了发电总量的37.4%与25.2%。原因是风力发电设备于风力速度强的季节发电量（如冬季与夏季）过多，导致一部分电量无法被储能系统储存。此外，在配备电池储能的可再生能源发电系统的基础上引入柴油发电机，整个系统的过剩电量有了明显的降低，即光伏发电系统与风力发电系统在引入柴油发电机以后，过剩电量分别减少了14.68%与12.2%。原因为柴油发电机可以不间断运行，缓解了由于不佳气象条件下可再生能源的电力供应问题。可再生能源发电存在间歇性与波动性，会导致能源系统供电的可靠性低，主要表现在未满足用电负荷方面。相比之下，柴油发电机能够无间断运行，可以缓解由可再生能源波动性所带来的电力缺失的问题。进而，在原有的可再生能源发电系统的基础上引入柴油发电机，能够减少未满足供电负荷的比例。未满足运行储备负荷是指在满足用电负荷之外所需的电力储备量。该运行储备负荷量用于主要供电装置供电不足的情况下的候补供电。A6场景下的发电设备种类多，包括风力涡旋机、太阳能光伏板以及柴油发电机，对于运行储备负荷量的要求比较高，进而该场景下的未满足运行储备负荷占比最大。为了研究电力生产的月均差异，图3-3呈现了不同场景的月电力生产分布图。图3-3A1、A2与A6场景下的月均电力生产图
【参考文献】：
期刊论文
[1]多措并举推进现代农业发展 巩固拓展脱贫攻坚成果[J]. 中国经贸导刊. 2020(01)
[2]光伏扶贫：筑牢持续增收脱贫保障网[J]. 孔清华. 中国电力企业管理. 2019(29)
[3]光伏发电扶贫现状调查及建议[J]. 唐聪,吴忠益,范立新,孙永星. 中国设备工程. 2019(17)
[4]我国可再生能源的发展阶段与面临挑战[J]. 朱彤. 中国国情国力. 2019(07)
[5]光伏扶贫模式探讨——以衢州市柯城区为例[J]. 陈泽坤. 农村经济与科技. 2019(04)
[6]孝昌县精准扶贫现状及问题研究——以光伏发电产业为例[J]. 杜静宇,汪佳雨,缪玉倩,苏瑞. 商讯. 2019(04)
[7]岛礁多能源军事供电系统容量优化配置研究[J]. 路嘉鑫,王娇. 军事运筹与系统工程. 2018(01)
本文编号：2957081
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
村落整体月负荷柱状图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-25-第3章可再生能源系统模拟与方案优选3.1场景设计本研究采用HOMER模型对不同场景下的混合可再生能源系统进行模拟与优化。在研究的初步阶段，需对模型的界限进行说明。本研究中构建的不同场景中的设备主要包括光伏发电板、风力涡旋机、柴油发电机、锌溴蓄电池以及逆变器。虽然，HOMER模型中包括氢储能模式，但是由于氢储能较为高昂的投资成本，不适用于偏远山区村落的发展与规划。进而本论文所构建的各种场景如图3-1所示。图3-1HOMER模型中的不同场景在确定HOMER模型中所需参数以及明确研究界限后，本文利用HOMER模型进行模拟优化。由于HOMER模型的原理为寻求在满足电力供给与电力需求以及设定约束条件（如最大容量短缺率等）下净现值成本投入最低的方案，进而，本文中所确定的最优容量的方案均为相应场景下净现值成本最低的方案。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-27-从过剩电量的角度而言，在各场景中，风-储能源系统（A2）以及风-柴-储能源系统（A4）过剩电量均高于其余4个场景，过剩电量占比分别达到了发电总量的37.4%与25.2%。原因是风力发电设备于风力速度强的季节发电量（如冬季与夏季）过多，导致一部分电量无法被储能系统储存。此外，在配备电池储能的可再生能源发电系统的基础上引入柴油发电机，整个系统的过剩电量有了明显的降低，即光伏发电系统与风力发电系统在引入柴油发电机以后，过剩电量分别减少了14.68%与12.2%。原因为柴油发电机可以不间断运行，缓解了由于不佳气象条件下可再生能源的电力供应问题。可再生能源发电存在间歇性与波动性，会导致能源系统供电的可靠性低，主要表现在未满足用电负荷方面。相比之下，柴油发电机能够无间断运行，可以缓解由可再生能源波动性所带来的电力缺失的问题。进而，在原有的可再生能源发电系统的基础上引入柴油发电机，能够减少未满足供电负荷的比例。未满足运行储备负荷是指在满足用电负荷之外所需的电力储备量。该运行储备负荷量用于主要供电装置供电不足的情况下的候补供电。A6场景下的发电设备种类多，包括风力涡旋机、太阳能光伏板以及柴油发电机，对于运行储备负荷量的要求比较高，进而该场景下的未满足运行储备负荷占比最大。为了研究电力生产的月均差异，图3-3呈现了不同场景的月电力生产分布图。图3-3A1、A2与A6场景下的月均电力生产图
【参考文献】：
期刊论文
[1]多措并举推进现代农业发展 巩固拓展脱贫攻坚成果[J]. 中国经贸导刊. 2020(01)
[2]光伏扶贫：筑牢持续增收脱贫保障网[J]. 孔清华. 中国电力企业管理. 2019(29)
[3]光伏发电扶贫现状调查及建议[J]. 唐聪,吴忠益,范立新,孙永星. 中国设备工程. 2019(17)
[4]我国可再生能源的发展阶段与面临挑战[J]. 朱彤. 中国国情国力. 2019(07)
[5]光伏扶贫模式探讨——以衢州市柯城区为例[J]. 陈泽坤. 农村经济与科技. 2019(04)
[6]孝昌县精准扶贫现状及问题研究——以光伏发电产业为例[J]. 杜静宇,汪佳雨,缪玉倩,苏瑞. 商讯. 2019(04)
[7]岛礁多能源军事供电系统容量优化配置研究[J]. 路嘉鑫,王娇. 军事运筹与系统工程. 2018(01)
本文编号：2957081
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