近海岛屿可再生能源发电管理系统的建模与仿真(附件)【字数：15943】
摘 要摘 要我国正在建设海洋强国，海岛建设是建设海洋强国至关重要的一部分。然而目前我国海岛的能源使用状况并不乐观，存在着开发利用不平衡、效率低等一系列问题，多数岛屿处于缺电或无电的状态。为了解决上述问题，本文从海岛所具有的丰富的可再生能源入手，给出了海岛利用可再生能源发电的理论模型并描述了海岛发电管理系统的建立。由于单一的可再生能源在时间上具有间歇性、不稳定性，在分布上具有分散性、不连续性，利用单一可再生能源发电会导致发电系统输出功率不稳定，电力不能稳定有序地供给等问题，所以本系统采用分布式多源可再生能源调节供电，此种组合发电能够有效提高系统的稳定性以及电网的效率。为了进一步提高电网的稳定性，还需要可靠的储能系统做支撑，所以本系统还对储能设备的基本信息和运行状态做监测,来实现储能设备高效运转。除此之外，为了更好的了解用户用电情况以及用电需求，系统也会对用户用电情况做相应的监测。本系统的建立，能够有效解决岛屿电力问题，为祖国的岛屿建设提供电力基础支持。关键词近海岛屿 多能可再生能源 发电管理 储能管理 用户用电
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及其研究意义 1
1.1.1 我国东南海岛目前能源使用现状 1
1.1.2 海洋可再生能源概述 1
1.1.3 研究意义 2
1.2 研究现状 2
1.2.1 海洋可再生能源开发利用现状 2
1.2.2 海岛可再生能源多能互补发电系统研究现状 4
1.2.3 储能系统研究现状 4
1.3 本课题研究内容 5
1.4 小结 6
第二章 系统建模 7
2.1 能源种类选择及储能装置选择 7
2.1.1 主要可再生发电能源选择 7
2.1.2 存储装置选择 7
2.2 系统建模 7
2.2.1 系统概述 7
2.2.2 光伏发电管理子模型 8
2.2.3 风力发电管理子模型 9
2.2.4 储能系统管理子模型 9
2.2.5 用户用电管理子模型 9
2.3 小结 9 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
第三章 系统开发环境搭建与相关技术使用介绍 10
3.1 MongoDB数据库介绍 10
3.2 Node.js平台介绍 10
3.3 Electron框架介绍 10
3.4 AngularJS框架介绍 11
3.5 Golang及Beego介绍 11
3.6 开发环境配置 12
3.6.1 服务端开发环境配置 12
3.6.2 客户端开发环境配置 12
3.7 小结 13
第四章 系统设计与实现 14
4.1 系统架构及编程方法 14
4.1.1 系统设计模式及编程思想 14
4.1.2 具体系统架构 14
4.2 服务端设计 14
4.2.1 数据库设计 14
4.2.2 与客户端的通信设计 15
4.3 客户终端设计 15
4.3.1 风力发电管理模块 15
4.3.2 太阳能发电管理模块 16
4.3.3 储能监控管理模块 18
4.3.4 用户用电监控模块 19
4.3.5 故障报警模块 21
4.4 小结 22
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
第一章 绪论
1.1 课题背景及其研究意义
1.1.1 我国东南海岛目前能源使用现状
我国是一个海洋大国，岛屿众多，岛屿岸线约长1.4万公里，总面积约占中国陆地面积的8%，共有六千五百多个面积超过500平方米的岛屿，有常驻居民的岛屿460多个[1]。然而目前各海岛能源开发利用现状相对不平衡，只有少数东南和南海部分岛屿拥有电力供给，有近百万居民至今仍生活在缺电或者少电的沿海及岛屿地区[2]。
目前我国岛屿用电供给来源主要有分为联网型和离网型[3]。其中对于小型岛屿而言，由于电力需求量小，铺设海底电缆成本高，经济上性价比低，所以大多依靠柴油发电机组提供电力。其对燃料的清洁度要求严格，在气缸内难以使用固体燃料和劣质燃料，发电成本高，供电不稳定，能源利用率低。同时噪音大，工作时还会排放出二氧化碳和硫的氧化物，会对环境造成不可挽回的污染破坏。大型岛屿往往由于其电量需求大，对于电力的稳定性要求高而选择联网型电力系统，通过海底电缆与海岸陆地相连，远程输电。例如，上海电网崇明岛与长兴岛通过110千伏海底电缆互联，舟山主网与浙江大陆的连接是用2回220千伏和2回110千伏线路相连。但是，由于海岛本身条件的限制，问题依然存在，网架性缺电和电源性缺电不可忽视[4，5]，与此同时，海底电缆的铺设不仅成本高，运行维护困难，还会对海底生态环境造成严重破坏[6]。
可见，无论是使用柴油机发电，还是通过海底电缆远程输电，都有诸多不足。与此同时，不可忽视的是海岛生态环境中分布着大量的海洋可再生能源，为我们提供了绝佳的解决方案。
1.1.2 海洋可再生能源概述
随着对传统能源诸如煤炭、石油、天然气的急剧消耗，人们迫切地希望寻找相应的可持续的能源替代物。而海洋可再生能源则为人们提供了一个选择，诸如温差能、海流能、波浪能、盐差能、潮汐能、海洋生物质能、海风能等。海洋可再生能源是清洁无污染的、零排放的、可持续的理想能源。
海洋占地球表面积的71%，面积约为3.6亿平方公里。海洋能量存储量巨大，据不完全统计，在理论上全球海洋可再生能源存储容量为766亿KW（不包括海洋风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能）[7]。其中可利用的海洋可再生能源约为70多亿KW，是目前全世界发电能力的十几倍[8]。
在海洋可再生能源中，潮汐能是由月球引力变化引起潮汐，从而产生水位差的势能和潮流的速度的动能所具有的能量；波浪能是波浪动能和势能的集合，因为吸收了风能而产生的，在海洋能源中是最不稳定的，能量传递速率和风速以及风与水相互作用的距离有关；温差能是指不同深度海水之间所具有的温差所存储的热能，在全球海洋中储量最大，能量输出波动小；盐差能是指不同含盐浓度的淡水或海水间所产生的化学电位差能；海流能是海水在海洋特定的地理状况下稳定地流动所产生的动能；风能是指空气流动所产生的动能，储量大，但其能量密度低；太阳能主要是指其热辐射所产生的能量，广义上包括诸如生物质能、风能等现有的绝大部分能量。
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及其研究意义 1
1.1.1 我国东南海岛目前能源使用现状 1
1.1.2 海洋可再生能源概述 1
1.1.3 研究意义 2
1.2 研究现状 2
1.2.1 海洋可再生能源开发利用现状 2
1.2.2 海岛可再生能源多能互补发电系统研究现状 4
1.2.3 储能系统研究现状 4
1.3 本课题研究内容 5
1.4 小结 6
第二章 系统建模 7
2.1 能源种类选择及储能装置选择 7
2.1.1 主要可再生发电能源选择 7
2.1.2 存储装置选择 7
2.2 系统建模 7
2.2.1 系统概述 7
2.2.2 光伏发电管理子模型 8
2.2.3 风力发电管理子模型 9
2.2.4 储能系统管理子模型 9
2.2.5 用户用电管理子模型 9
2.3 小结 9 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
第三章 系统开发环境搭建与相关技术使用介绍 10
3.1 MongoDB数据库介绍 10
3.2 Node.js平台介绍 10
3.3 Electron框架介绍 10
3.4 AngularJS框架介绍 11
3.5 Golang及Beego介绍 11
3.6 开发环境配置 12
3.6.1 服务端开发环境配置 12
3.6.2 客户端开发环境配置 12
3.7 小结 13
第四章 系统设计与实现 14
4.1 系统架构及编程方法 14
4.1.1 系统设计模式及编程思想 14
4.1.2 具体系统架构 14
4.2 服务端设计 14
4.2.1 数据库设计 14
4.2.2 与客户端的通信设计 15
4.3 客户终端设计 15
4.3.1 风力发电管理模块 15
4.3.2 太阳能发电管理模块 16
4.3.3 储能监控管理模块 18
4.3.4 用户用电监控模块 19
4.3.5 故障报警模块 21
4.4 小结 22
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
第一章 绪论
1.1 课题背景及其研究意义
1.1.1 我国东南海岛目前能源使用现状
我国是一个海洋大国，岛屿众多，岛屿岸线约长1.4万公里，总面积约占中国陆地面积的8%，共有六千五百多个面积超过500平方米的岛屿，有常驻居民的岛屿460多个[1]。然而目前各海岛能源开发利用现状相对不平衡，只有少数东南和南海部分岛屿拥有电力供给，有近百万居民至今仍生活在缺电或者少电的沿海及岛屿地区[2]。
目前我国岛屿用电供给来源主要有分为联网型和离网型[3]。其中对于小型岛屿而言，由于电力需求量小，铺设海底电缆成本高，经济上性价比低，所以大多依靠柴油发电机组提供电力。其对燃料的清洁度要求严格，在气缸内难以使用固体燃料和劣质燃料，发电成本高，供电不稳定，能源利用率低。同时噪音大，工作时还会排放出二氧化碳和硫的氧化物，会对环境造成不可挽回的污染破坏。大型岛屿往往由于其电量需求大，对于电力的稳定性要求高而选择联网型电力系统，通过海底电缆与海岸陆地相连，远程输电。例如，上海电网崇明岛与长兴岛通过110千伏海底电缆互联，舟山主网与浙江大陆的连接是用2回220千伏和2回110千伏线路相连。但是，由于海岛本身条件的限制，问题依然存在，网架性缺电和电源性缺电不可忽视[4，5]，与此同时，海底电缆的铺设不仅成本高，运行维护困难，还会对海底生态环境造成严重破坏[6]。
可见，无论是使用柴油机发电，还是通过海底电缆远程输电，都有诸多不足。与此同时，不可忽视的是海岛生态环境中分布着大量的海洋可再生能源，为我们提供了绝佳的解决方案。
1.1.2 海洋可再生能源概述
随着对传统能源诸如煤炭、石油、天然气的急剧消耗，人们迫切地希望寻找相应的可持续的能源替代物。而海洋可再生能源则为人们提供了一个选择，诸如温差能、海流能、波浪能、盐差能、潮汐能、海洋生物质能、海风能等。海洋可再生能源是清洁无污染的、零排放的、可持续的理想能源。
海洋占地球表面积的71%，面积约为3.6亿平方公里。海洋能量存储量巨大，据不完全统计，在理论上全球海洋可再生能源存储容量为766亿KW（不包括海洋风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能）[7]。其中可利用的海洋可再生能源约为70多亿KW，是目前全世界发电能力的十几倍[8]。
在海洋可再生能源中，潮汐能是由月球引力变化引起潮汐，从而产生水位差的势能和潮流的速度的动能所具有的能量；波浪能是波浪动能和势能的集合，因为吸收了风能而产生的，在海洋能源中是最不稳定的，能量传递速率和风速以及风与水相互作用的距离有关；温差能是指不同深度海水之间所具有的温差所存储的热能，在全球海洋中储量最大，能量输出波动小；盐差能是指不同含盐浓度的淡水或海水间所产生的化学电位差能；海流能是海水在海洋特定的地理状况下稳定地流动所产生的动能；风能是指空气流动所产生的动能，储量大，但其能量密度低；太阳能主要是指其热辐射所产生的能量，广义上包括诸如生物质能、风能等现有的绝大部分能量。
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