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研究生:沈遠雙
論文名稱:風場特性對時間電價用戶契約容量選定之影響
論文名稱(外文):The Effects of Wind Farm Characteristics on Contract Capacity Selection of a TOU user
指導教授:李聰穎李聰穎引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:明新科技大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:風場風力發電機時間電價粒子群優法演化規劃法
外文關鍵詞:wind farmwind turbine generatorstime-of-use ratesEvolutionary ProgrammingParticle Swarm Optimization
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本論文主要探討風場特性對時間電價用戶契約容量選定之影響,提出一種混合演算法,分析當時間電價用戶裝置風力發電機時,風場特性對風力發電機容量選定及擺設位置的影響,使時間電價用戶的電費支出最少。
為了提高求解的品質及效能,本論文混合了演化規劃法全域搜尋的能力及粒子群優法快速收斂的特性,提出一種演化粒子群優演算法,並在論文中比較演化規劃法、粒子群優法及演化粒子群優演算法的搜尋結果。
本研究首先選定風機的容量及數量,再考量尾流效應對風力發電機運轉的影響,藉以找出最佳的風力發電機擺設位置,接著以風力發電機的數學模型及風速資料計算風力發電機的發電量,並將此發電量於負載中扣除,最後以演化粒子群優演算法找出時間電價用戶之最佳契約容量,以達到節省電費支出的目的。
研究中以不同的風場及負載特性對時間電價用戶之影響來驗證本論文所提出的方法,結果顯示演化粒子群優演算法是一種可行的方法,此方法可作為時間電價用戶裝置風力發電機時的評估工具。
This thesis investigates the effects of wind farm characteristics on contract capacity selection for a time-of-use (TOU) rate user. This thesis proposes a new approach to estimating the effects of wind farm characteristics when determining installation capacity and the location of wind turbine generators (WTGs) in a wind farm. This approach minimizes the electricity charges for a TOU rate user.
This study proposes an evolutionary particle swarm optimization (EPSO) approach that combines the global search ability of the evolutionary programming (EP) approach and the fast convergence ability of the particle swarm optimization (PSO) approach, thus improving solution quality and computation efficiency. EPSO solution quality and computation efficiency results are then compared with PSO and EP.
The installation capacities of WTGs are determined at first. The wake effect is included to determine the optimal location of WTGs on a wind farm. The mathematical models of WTGs and wind speed data are then used to calculate the WTG output. Finally, this WTG generation is subtracted from the TOU rate user’s electricity load. The EPSO approach helps determine the optimal contract capacities that minimize the electricity charges for a TOU user.
Wind farm data and load data were applied to test the corrective of the proposed EPSO approach. Results show that EPSO is an alternative approach for solving the nonlinear optimization problem. The computer program developed in this study is useful for time-of-use rate users planning to install a wind turbine generator system in their power systems.
摘要 i
Abstract ii
誌 謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目的與方法 4
1.3章節概要 4
第二章 演化粒子群優演算法 5
2.1演化規劃法 5
2.2 粒子群優法 7
2.3演化粒子群優演算法 8
2.4實例測試 11
第三章 模型介紹 14
3.1風力發電機模型 14
3.2風向及風速資料 17
3.3風場之尾流效應 22
3.4用戶負載資料 24
第四章 時間電價與契約容量選定 25
4.1時間電價表 25
4.2最佳契約容量選定 27
4.3實例測試 29
第五章 風場特性對時間電價用戶之影響 32
5.1問題描述與目標函數 32
5.2規劃風場風力發電機位置擺設之方法 33
5.3時間電價用戶風力發電機容量選定 34
5.4考慮風場特性對目標函數之影響 38
第六章 模擬結果與討論 40
6.1考慮尾流效應之風力發電機容量選定測試 40
6.1.1利用PSO模擬測試 40
6.1.2利用EPSO模擬測試 42
6.1.3兩種演算法的比較 44
6.2風場變化對時間電價用戶之影響 45
6.2.1近似真實風向之測試 45
6.2.2風速變化之影響 49
6.2.3 風力發電機價格之影響 51
6.3負載變化對時間電價用戶之影響 52
6.4電價上漲對時間電價用戶的影響 54
第七章 結論與未來展望 56
7.1結論 56
7.2未來展望 57
參考文獻 58
作者簡介 61
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