基于CAGA的海洋温差能发电系统优化方法研究

论文摘要

随着世界范围内对可再生清洁能源的需求与日俱增,作为海洋新能源中储量巨大、状态稳定的海洋温差能受到了前所未有的关注。由于温差能发电装置的动力循环净效率很低,温差能的理论发电效率相对其他海洋能较低,因此对海洋温差能发电系统中各个部分的关键参数进行优化,对于增加系统净输出功率,提高温差能发电装置发电效益具有较大的实际意义。本文以“海上能源岛创新工程项目”为依托,基于温差能发电装置的工作状态与环境条件,以Matlab编程软件为平台,针对净功率优化问题,总结系统优化假设条件,设计海洋温差能发电系统净功率优化模型,引入改进的CAGA优化算法,建立CAGA-OTECSOM求解流程,提出了一种基于CAGA的海洋温差能发电系统优化方法。具体研究内容如下:（1）通过对温差能发电装置环境条件等因素的分析,结合岸基式海洋温差能发电装置工作特点,拟合南海海域水温垂直变化函数,完成了海洋温差能发电系统中换热器、海水管路、海水泵等相关参数对系统工作的影响分析,建立了以系统最大净输出功率为优化目标,以压降限制、设备尺寸为约束条件的海洋温差能发电系统净功率优化模型。（2）计入优化模型求解方法对模型优化水平的影响,以提高模型求解效率为目的,在模型求解过程中应用遗传算法（Genetic Algorithm,GA）,分析标准遗传算法的缺点,利用离散型混沌映射理论和自适应理论,设计混沌遍历搜索机制（Chaos Traversal Search Mechanism,CTSM）、混动扰动机制（Chaos Disturbance Mechanism,CDM）和自适应机制（Self-adeptive Mechanism,SAM）,提出 了混沌自适应遗传算法（Chaos Self-adeptive Genetic Algorithm,CAGA）。（3）针对温差能发电系统优化模型特点,确定混沌染色体编码规则,设计基于混沌自适应遗传算法的优化模型求解基本流程,建立了一种CAGA求解温差能发电系统净功率优化模型的方法,并参考温差能发电系统计算算例,比较不同智能算法求解净输出功率的效率,测试构建的温差能发电系统优化方法的性能,探讨实际工作环境下温差能发电系统智能优化思路,为温差能发电装置的智能优化设计提供技术支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 温差能循环构架
•     1.2.2 温差能工质特性
•     1.2.3 温差能发电试验装置
•   1.3 本文主要研究内容
•   1.4 技术路线
• 第2章 海洋温差能发电系统与优化基础理论
•   2.1 海洋温差能系统热力循环原理
•     2.1.1 温差能发电系统热力循环概述
•     2.1.2 温差能发电系统热力过程
•   2.2 海洋温差能发电系统热力学分析
•     2.2.1 系统理论循环热效率计算
•     2.2.2 蒸发器换热计算
•     2.2.3 冷凝器换热计算
•     2.2.4 温海水泵功耗计算
•     2.2.5 冷海水泵功耗计算
•     2.2.6 系统净效率计算
•   2.3 本章小结
• 第3章 海洋温差能发电系统优化模型（OTECSOM）建立
•   3.1 温差能发电系统工作影响分析
•   3.2 优化问题假设条件
•   3.3 目标函数的构建
•   3.4 约束条件的确定
•   3.5 本章小结
• 第4章 基于CAGA的OTECSOM求解方法研究
•   4.1 基本遗传算法
•     4.1.1 染色体编码方法
•     4.1.2 遗传算子基本原理
•     4.1.3 基本遗传算法计算流程
•     4.1.4 遗传算法缺点分析
•   4.2 混沌映射理论（CMT）
•   4.3 自适应机制（SAM）
•   4.4 混沌自适应算法及其求解
•     4.4.1 CAGA进化流程设计
•     4.4.2 CAGA编码规则设计
•     4.4.3 适应度函数设计
•     4.4.4 基于CAGA的温差能发电系统优化模型求解
•   4.5 本章小结
• 第5章 基于CAGA-OTECSOM的温差能发电系统优化与分析
•   5.1 优化模型相关参数设置
•     5.1.1 海水温度的确定
•     5.1.2 海水管路参数的确定
•     5.1.3 氨工质状态方程的确定
•   5.2 数模环境与算法参数的设置
•     5.2.1 仿真环境设置
•     5.2.2 CAGA参数选择
•   5.3 优化结果与分析
•     5.3.1 蒸发器换热片数量的影响
•     5.3.2 冷凝器换热片数量的影响
•     5.3.3 温海水管路内径的影响
•     5.3.4 冷海水管路直径的影响
•     5.3.5 综合参数优化结果分析
•   5.4 CAGA优化性能比较分析
•     5.4.1 算法参数配置
•     5.4.2 优化过程比较分析
•     5.4.3 优化效果比较分析
•   5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李琛

导师: 耿敬

关键词: 温差能发电系统,优化模型,智能求解方法

来源: 哈尔滨工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 海洋学,水利水电工程,新能源,电力工业

单位: 哈尔滨工程大学

基金: 海上能源岛创新工程项目

分类号: P743;TM913

DOI: 10.27060/d.cnki.ghbcu.2019.000049

总页数: 75

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