海洋潮流能发电机布局优化策略探索
发布时间：2020-12-27 16:18
随着绿色能源的兴起,海洋潮流能利用技术得到快速发展,而任何给定背景条件下的潮流能发电场开发,都存在装置布局及潮流机尾流影响发电量的问题。多项研究已表明风力发电机间尾流明显降低风电场的能量利用,风力发电机布局时必须考虑该问题。潮流发电和风力发电不同,但也有一定的相似性,潮流能发电机不合理布局形成的尾流效应会严重影响潮流电场的成本投入与产出比。因此在给定的区域内可布置多少台潮流发电机、如何布置使潮流能发电场产能最高,这是当前急需解决的关键问题。论文综述了潮流能利用技术与布局方案的研究发展历程,并在广泛分析研究的基础上,提出了新的优化算法,以解决潮流发电机布局优化及已知海域潮流能合理开发难题。首先,综合考虑潮流能发电场中地形、潮流速度等各方面影响因素建立了三维坐标模型,并确立了由给定海域单位发电量成本最小为目标求取该潮流电场最佳装机数,再依据设备在给定的任一时间段内总发电量与潮流机位置坐标的关系求出各潮流机最优布局方案的目标,并将布局问题归结为多约束多变量的非线性系统优化求解问题。其次,用CFD技术模拟真实潮流中潮流能发电机的尾流,根据获得的数据与备选尾流模型进行误差分析,选定Jensen尾...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 潮流能发电装置概述
1.2.1 水平轴潮流发电机
1.2.2 垂直轴潮流发电机
1.3 研究背景及意义
1.3.1 国外的研究概况
1.3.2 国内的研究概况
1.3.3 存在的问题
1.4 课题研究内容及安排
1.4.1 课题研究的重点
1.4.2 文章结构安排
1.5 小结
第2章 潮流能发电机布局主要影响因素
2.1 引言
2.2 潮流能发电场物理模型
2.2.1 潮流能发电场选址要求
2.2.2 潮流能发电场三维模型
2.2.3 潮流速度模型
2.3 潮流能发电场成本模型
2.3.1 成本构成分析
2.3.2 成本计算模型
2.4 布局优化问题的提出
2.5 小结
第3章 潮流能发电机尾流模型探索
3.1 引言
3.2 尾流模型探索
3.2.1 尾流模型种类
3.2.2 潮流能发电机流推力系数与轴向诱导因子
3.2.3 多尾流影响
3.3 尾流模型选择
3.3.1 计算流体力学（CFD）概况
3.3.2 CFD设置与仿真
3.3.3 尾流模型分析比较
3.4 给定区域潮流能估算方法
3.5 小结
第4章 布局优化策略与算法研究
4.1 引言
4.2 常规惩罚函数模型分析
4.3 改进的自适应惩罚函数模型
4.3.1 可行解占有率为零阶段
4.3.2 可行解占有率大于零阶段
4.3.3 改进的自适应惩罚函数模型特征
4.4 粒子群算法
4.4.1 惯性因子粒子群算法
4.4.2 收缩因子粒子群算法
4.5 新布局优化算法分析
4.5.1 新优化算法流程
4.5.2 新优化算法性能分析
4.6 小结
第5章 潮流场发电机布局研究结论与分析
5.1 引言
5.2 潮流能发电机最佳装机数量
5.2.1 潮流能发电机型号选取
5.2.2 最佳装机数量
5.3 不同布局方案下的电能产出及分析
5.3.1 布局方案电能产出
5.3.2 潮流能利用率
5.4 小结
第6章 全文总结及展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
在校期间发表学术论文和研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]垂直轴潮流能水轮机研究与利用现状[J]. 张亮,李志川,张学伟,侯卫松,马勇. 应用能源技术. 2011(09)
[2]动态评价粒子群优化及风电场微观选址[J]. 万春秋,王峻,杨耕,张兴. 控制理论与应用. 2011(04)
[3]潮流发电技术的发展现状及趋势[J]. 戴军,单忠德,王西峰,杨杰. 能源技术. 2010(01)
[4]Recent TCP(Tidal Current Power) projects in Korea[J]. Chul Hee JO,Kang Hee LEE,Yu Ho RHO. Science China(Technological Sciences). 2010(01)
[5]一种新的自适应惩罚函数算法求解约束优化问题[J]. 甘敏,彭辉. 信息与控制. 2009(01)
[6]基于多级惩罚函数的粒子群约束优化算法[J]. 张国英,吴艺娟. 北京石油化工学院学报. 2008(04)
[7]基于差分方程的PSO算法粒子运动轨迹分析[J]. 李宁,孙德宝,邹彤,秦元庆,尉宇. 计算机学报. 2006(11)
[8]基于自适应惩罚函数法的混合遗传算法[J]. 刘琼荪,周声华. 重庆大学学报(自然科学版). 2006(06)
[9]基于粒子群优化算法和动态调整罚函数的最优潮流计算(英文)[J]. 赵波,郭创新,曹一家. 电工技术学报. 2004(05)
本文编号：2942068
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 潮流能发电装置概述
1.2.1 水平轴潮流发电机
1.2.2 垂直轴潮流发电机
1.3 研究背景及意义
1.3.1 国外的研究概况
1.3.2 国内的研究概况
1.3.3 存在的问题
1.4 课题研究内容及安排
1.4.1 课题研究的重点
1.4.2 文章结构安排
1.5 小结
第2章 潮流能发电机布局主要影响因素
2.1 引言
2.2 潮流能发电场物理模型
2.2.1 潮流能发电场选址要求
2.2.2 潮流能发电场三维模型
2.2.3 潮流速度模型
2.3 潮流能发电场成本模型
2.3.1 成本构成分析
2.3.2 成本计算模型
2.4 布局优化问题的提出
2.5 小结
第3章 潮流能发电机尾流模型探索
3.1 引言
3.2 尾流模型探索
3.2.1 尾流模型种类
3.2.2 潮流能发电机流推力系数与轴向诱导因子
3.2.3 多尾流影响
3.3 尾流模型选择
3.3.1 计算流体力学（CFD）概况
3.3.2 CFD设置与仿真
3.3.3 尾流模型分析比较
3.4 给定区域潮流能估算方法
3.5 小结
第4章 布局优化策略与算法研究
4.1 引言
4.2 常规惩罚函数模型分析
4.3 改进的自适应惩罚函数模型
4.3.1 可行解占有率为零阶段
4.3.2 可行解占有率大于零阶段
4.3.3 改进的自适应惩罚函数模型特征
4.4 粒子群算法
4.4.1 惯性因子粒子群算法
4.4.2 收缩因子粒子群算法
4.5 新布局优化算法分析
4.5.1 新优化算法流程
4.5.2 新优化算法性能分析
4.6 小结
第5章 潮流场发电机布局研究结论与分析
5.1 引言
5.2 潮流能发电机最佳装机数量
5.2.1 潮流能发电机型号选取
5.2.2 最佳装机数量
5.3 不同布局方案下的电能产出及分析
5.3.1 布局方案电能产出
5.3.2 潮流能利用率
5.4 小结
第6章 全文总结及展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
在校期间发表学术论文和研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]垂直轴潮流能水轮机研究与利用现状[J]. 张亮,李志川,张学伟,侯卫松,马勇. 应用能源技术. 2011(09)
[2]动态评价粒子群优化及风电场微观选址[J]. 万春秋,王峻,杨耕,张兴. 控制理论与应用. 2011(04)
[3]潮流发电技术的发展现状及趋势[J]. 戴军,单忠德,王西峰,杨杰. 能源技术. 2010(01)
[4]Recent TCP(Tidal Current Power) projects in Korea[J]. Chul Hee JO,Kang Hee LEE,Yu Ho RHO. Science China(Technological Sciences). 2010(01)
[5]一种新的自适应惩罚函数算法求解约束优化问题[J]. 甘敏,彭辉. 信息与控制. 2009(01)
[6]基于多级惩罚函数的粒子群约束优化算法[J]. 张国英,吴艺娟. 北京石油化工学院学报. 2008(04)
[7]基于差分方程的PSO算法粒子运动轨迹分析[J]. 李宁,孙德宝,邹彤,秦元庆,尉宇. 计算机学报. 2006(11)
[8]基于自适应惩罚函数法的混合遗传算法[J]. 刘琼荪,周声华. 重庆大学学报(自然科学版). 2006(06)
[9]基于粒子群优化算法和动态调整罚函数的最优潮流计算(英文)[J]. 赵波,郭创新,曹一家. 电工技术学报. 2004(05)
本文编号：2942068
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