印度科學(xué)家提出了一種最佳可再生能源組合

導(dǎo)讀：印度科學(xué)家提出了一種設(shè)計(jì)離網(wǎng)混合能源系統(tǒng)的模型，該系統(tǒng)基于太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、沼氣和燃料電池的結(jié)合，并與儲(chǔ)能相連接，用于為印度卡納塔克邦的三個(gè)村落集群供電。該模型通過(guò)HOMER軟件和遺傳算法實(shí)現(xiàn)。

印度賈瓦哈拉爾·尼赫魯科技大學(xué)的阿納塔普爾的斯里·文卡茨斯瓦拉工程技術(shù)學(xué)院（SVCET）的一組科學(xué)家創(chuàng)建了一個(gè)模型，以尋找可再生能源的最佳組合，用于在農(nóng)村地區(qū)部署離網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目。

他們特別提出了一個(gè)離網(wǎng)混合能源系統(tǒng)的模型，該系統(tǒng)基于太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、沼氣和燃料電池的結(jié)合，并與儲(chǔ)能相連接，用于為印度卡納塔克邦的三個(gè)村落集群供電。他們的目標(biāo)是找到最佳的技術(shù)解決方案，既能提供最低的總系統(tǒng)凈預(yù)置成本（TNPC），又能提供最低的能源成本（COE）。

通過(guò)由美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）開(kāi)發(fā)的HOMER軟件，以多種不同的配置設(shè)計(jì)了混合可再生能源系統(tǒng)。學(xué)者指出：“仿真分析選擇最佳的動(dòng)態(tài)規(guī)劃和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這是電力需求的函數(shù)。HOMER還執(zhí)行混合動(dòng)力系統(tǒng)的總成本，并確定資本成本，更換成本，運(yùn)行維護(hù)成本，燃料成本等?！?/p>

此外，他們使用開(kāi)發(fā)成Matlab軟件的遺傳算法（GA）來(lái)評(píng)估基于約束的優(yōu)化問(wèn)題。這種算法通常通過(guò)模擬進(jìn)化的方式來(lái)尋找優(yōu)化或搜索問(wèn)題的解決方案。將兩種方法的結(jié)果與四種不同的尺寸和成本參數(shù)進(jìn)行了比較。

第一種配置由一個(gè)100 kW的光伏系統(tǒng)，一個(gè)57 kW的燃料電池，一個(gè)60 kW的沼氣發(fā)電機(jī)，一個(gè)50 kW的生物質(zhì)電廠(chǎng)，50個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)和一個(gè)電池組成。它的年發(fā)電量估計(jì)為328，266 kWh，剩余能源的利用率約為6．07％。第二種解決方案與第一種解決方案相同，但沒(méi)有電池。它的年發(fā)電量為396，121千瓦時(shí)，剩余電力的可用性為4．86％。

第三個(gè)選項(xiàng)與第一個(gè)選項(xiàng)具有相同的配置，但沒(méi)有燃料電池。它的預(yù)期年發(fā)電量為277，092千瓦時(shí)，剩余能源的可用性為20．65％。第四個(gè)也是最后一個(gè)設(shè)計(jì)僅基于具有相同尺寸且沒(méi)有電池和燃料電池的光伏，沼氣，生物質(zhì)系統(tǒng)和風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。預(yù)測(cè)年發(fā)電量276，755千瓦時(shí)，剩余電力的可用性為33．53％。

發(fā)現(xiàn)第一種配置是最佳解決方案。印度小組說(shuō)：“在比較使用HOMER和GA的混合可再生能源系統(tǒng)的所有四種組合時(shí)，基于GA的優(yōu)化比具有最低COE，＄ 0．163 ／ kWh和0％未滿(mǎn)足負(fù)荷的HOMER 系統(tǒng)具有更高的成本效益，與基于HOMER的系統(tǒng)相比，基于GA的系統(tǒng)具有更高的光伏滲透率和更少的二氧化碳排放?！?/p>

對(duì)該解決方案進(jìn)行了敏感性分析，以評(píng)估年度風(fēng)速和生物質(zhì)燃料價(jià)格的變化，結(jié)果表明系統(tǒng)對(duì)生物質(zhì)價(jià)格波動(dòng)特別敏感。

該模型在《能源報(bào)告》中發(fā)表的針對(duì)農(nóng)村地區(qū)電氣化的離網(wǎng)混合可再生能源系統(tǒng)的建模和優(yōu)化中進(jìn)行了描述。

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