導讀：印度科學家提出了一種設計離網混合能源系統(tǒng)的模型，該系統(tǒng)基于太陽能、風能、生物質能、沼氣和燃料電池的結合，并與儲能相連接，用于為印度卡納塔克邦的三個村落集群供電。該模型通過HOMER軟件和遺傳算法實現(xiàn)。

印度賈瓦哈拉爾·尼赫魯科技大學的阿納塔普爾的斯里·文卡茨斯瓦拉工程技術學院（SVCET）的一組科學家創(chuàng)建了一個模型，以尋找可再生能源的最佳組合，用于在農村地區(qū)部署離網發(fā)電項目。

他們特別提出了一個離網混合能源系統(tǒng)的模型，該系統(tǒng)基于太陽能、風能、生物質能、沼氣和燃料電池的結合，并與儲能相連接，用于為印度卡納塔克邦的三個村落集群供電。他們的目標是找到最佳的技術解決方案，既能提供最低的總系統(tǒng)凈預置成本（TNPC），又能提供最低的能源成本（COE）。

通過由美國國家可再生能源實驗室（NREL）開發(fā)的HOMER軟件，以多種不同的配置設計了混合可再生能源系統(tǒng)。學者指出：“仿真分析選擇最佳的動態(tài)規(guī)劃和系統(tǒng)設計，這是電力需求的函數(shù)。HOMER還執(zhí)行混合動力系統(tǒng)的總成本，并確定資本成本，更換成本，運行維護成本，燃料成本等。”

此外，他們使用開發(fā)成Matlab軟件的遺傳算法（GA）來評估基于約束的優(yōu)化問題。這種算法通常通過模擬進化的方式來尋找優(yōu)化或搜索問題的解決方案。將兩種方法的結果與四種不同的尺寸和成本參數(shù)進行了比較。

第一種配置由一個100 kW的光伏系統(tǒng)，一個57 kW的燃料電池，一個60 kW的沼氣發(fā)電機，一個50 kW的生物質電廠，50個風力渦輪機和一個電池組成。它的年發(fā)電量估計為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，但沒有電池。它的年發(fā)電量為396，121千瓦時，剩余電力的可用性為4．86％。

第三個選項與第一個選項具有相同的配置，但沒有燃料電池。它的預期年發(fā)電量為277，092千瓦時，剩余能源的可用性為20．65％。第四個也是最后一個設計僅基于具有相同尺寸且沒有電池和燃料電池的光伏，沼氣，生物質系統(tǒng)和風力渦輪發(fā)電機。預測年發(fā)電量276，755千瓦時，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：“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，基于GA的優(yōu)化比具有最低COE，＄ 0．163 ／ kWh和0％未滿足負荷的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。”

對該解決方案進行了敏感性分析，以評估年度風速和生物質燃料價格的變化，結果表明系統(tǒng)對生物質價格波動特別敏感。

該模型在《能源報告》中發(fā)表的針對農村地區(qū)電氣化的離網混合可再生能源系統(tǒng)的建模和優(yōu)化中進行了描述。

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