多变量耦合的移动式微电网优化配置研究

批准号:
61802087
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
文书礼
依托单位:
学科分类:
F0214.新型计算及其应用基础
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
卢芳、黄宇晴、陈广、赵继兵、赵珞
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中文摘要
由于传统运输工具普通存在着的造价高、污染重等问题,将新能源技术应用于移动式微电网解决经济性与环境问题已迫在眉睫。与陆地微电网不同的是,伴有新能源特性的移动微电网不仅受到自然条件的影响,还要受到自身移动和摇摆的影响,因此伴有新能源特性的移动微电网优化配置研究属于多变量耦合及不同时间尺度的优化问题。. 本项目以大型远洋油轮为对象,首先根据船舶出航时间、航行位置及船舶摇摆等情况,建立多变量耦合的船载太阳能光伏发电系统模型;其次,利用包含有铅酸蓄电池、锂电池和超级电容器在内的混合储能系统平抑系统波动;最后,利用时域与频域相结合的优化分析方法,确定不同时间尺度的储能系统容量,优化柴油发电机系统的出力。. 本项目以船舶电力系统经济性和碳排放最佳为目标,综合考虑多变量耦合等因素,优化配置不同时间尺度的储能系统,解决了传统船舶系统成本高、污染重、效率低等问题,具有重要的理论意义和应用价值。
英文摘要
Owing to the increasing fossil energy consumption and serious environmental pollution of the traditional transportation, the application of renewable energy and energy storage system into a mobile microgrid provides a solution for the reduction of the cost and greenhouse gas emissions. Unlike microgrids on land, the moving and swinging of the mobile microgrid raises crucial challenges in designing an optimal system, which are associated with uncertainties in solar energy. This optimal sizing study belongs to the optimization problem under consideration of coupled multi-variables and different time scales.. This project focuses on the study of a large oil tanker ship. Firstly, this project establishes a mathematical model of photovoltaic generation system on the shipboard, taking into account the coupled multi-variables. Secondly, a hybrid energy storage system including a supper capacitor, a lithium ion battery, and a lead-acid battery is utilized to smooth the power fluctuations. Finally, the combination of various types of optimization algorithms in time domain and frequency domain is developed to determine the optimal size of hybrid energy storage systems and the outputs of diesel generators. . The goal of this project is to reduce the whole system cost and greenhouse gas emissions by optimally allocating three different energy storage systems, which will create a deep influence on the transportation career.
为了解决传统运输工具造价高、污染重、效率低等问题,本项目以船舶移动式微电网为研究对象,结合典型航线,创造性的提出了一种新型混合式优化算法,取得的重要进展如下所述:. (1)根据船舶出航时间、航行位置及船舶摇摆等情况,利用陆地经纬度修正方法,建立了多变量耦合的船载光伏发电系统模型,,揭示了移动式光伏出力规律;(2)为了平抑由新能源及船舶负荷变化带来的系统波动,搭建了包含有铅酸蓄电池、锂电池和超级电容器在内的混合储能系统科学模型,充分考虑了不同类型的储能系统充放电特性;(3)将时域内的智能优化算法与频域内的傅里叶分析方法有机结合,提出一种新型优化配置方法,优化了不同时间尺度的储能系统容量及柴油发电机系统的出力,通过对比分析不同算例,结果表明本项目提出的方法不仅可以提升船舶经济性,还可以降低碳排放;(4)选择伴有光伏发电特性的油轮和全电力船舶电力系统为研究对象,分析了船舶移动式微电网的经济性和环境友好性,为船舶工程建设提供了有效的理论依据。. 本项目以船舶电力系统经济性和碳排放最佳为目标,综合考虑多变量耦合等因素,优化配置了不同时间尺度的储能系统,对船舶电力系统进行了经济性与环境友好性测算,解决了传统船舶系统成本高、污染重、效率低等问题。基于本项目,累计发表9篇高水平论文,其中SCI检索7篇,EI检索2 篇;出版学术专著1部;同时申请相关发明专利2项。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Joint voyage scheduling and economic dispatch for all-electric ships with virtual energy storage systems
虚拟储能系统全电动船舶联合航次调度与经济调度
DOI:10.1016/j.energy.2019.116268
发表时间:2020
期刊:Energy
影响因子:9
作者:Huang Yuqing;Hai Lan;Hong Ying-Yi;Wen Shuli;Fang Sidun
通讯作者:Fang Sidun
A Hybrid Ensemble Model for Interval Prediction of Solar Power Output in Ship Onboard Power Systems
船载电力系统太阳能输出区间预测的混合系综模型
DOI:10.1109/tste.2019.2963270
发表时间:2021-01
期刊:IEEE Transactions on Sustainable Energy
影响因子:8.8
作者:Wen Shuli;Zhang Chi;Lan Hai;Xu Yan;Tang Yi;Huang Yuqing
通讯作者:Huang Yuqing
Proactive frequency control based on ultra-short-term power fluctuation forecasting for high renewables penetrated power systems
基于超短期功率波动预测的高可再生能源渗透电力系统的主动频率控制
DOI:10.1049/iet-rpg.2019.0234
发表时间:2019
期刊:IET Renewable Power Generation
影响因子:2.6
作者:Shuli Wen;Yu Wang;Yi Tang;Yan Xu;Pengfei Li
通讯作者:Pengfei Li
Real-Time Identification of Power Fluctuations Based on LSTM Recurrent Neural Network: A Case Study on Singapore Power System
基于LSTM递归神经网络的电力波动实时识别——以新加坡电力系统为例
DOI:10.1109/tii.2019.2910416
发表时间:2019-04
期刊:IEEE Transactions on Industrial Informatics
影响因子:12.3
作者:Shuli Wen;Yu Wang;Yi Tang;Yan Xu;Pengfei Li;Tianyang Zhao
通讯作者:Tianyang Zhao
Optimal generation scheduling for a deep-water semi-submersible drilling platform with uncertain renewable power generation and loads
可再生能源发电及负荷不确定的深水半潜式钻井平台优化发电调度
DOI:10.1016/j.energy.2019.05.157
发表时间:2019-08
期刊:Energy
影响因子:9
作者:Huang Yuqing;Lan Hai;Hong Ying Yi;Wen Shuli;Yin He
通讯作者:Yin He
计及全电力船舶行为决策的海上移动能源网络协同优化理论
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:文书礼
- 依托单位:
国内基金
海外基金
