【摘 要】
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近年来,随着现代农业的快速发展,光伏能源与智慧农业的结合引起了人们的高度关注,光伏能源不仅夯实了农业生产的必要环境,而且通过光电转换技术提供了农业生产中所需要的电能。然而,伴随着光伏能源的高规模引入,可再生能源的间歇性以及农业生产能耗的不确定性成为了现代农业发展的阻碍。为解决上述问题,本文基于一致性经济调度理论,利用光伏温室现有的储能设备,进行各温室储能电量的协同调控的研究,针对各温室储能电量调度
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近年来,随着现代农业的快速发展,光伏能源与智慧农业的结合引起了人们的高度关注,光伏能源不仅夯实了农业生产的必要环境,而且通过光电转换技术提供了农业生产中所需要的电能。然而,伴随着光伏能源的高规模引入,可再生能源的间歇性以及农业生产能耗的不确定性成为了现代农业发展的阻碍。为解决上述问题,本文基于一致性经济调度理论,利用光伏温室现有的储能设备,进行各温室储能电量的协同调控的研究,针对各温室储能电量调度过程中温室智能调控终端故障引发的一致性变量不收敛问题,将区块链技术引入到分布式经济调度中进行研究,最终完成了农业园区内电力资源的协同配置。本文的详细研究内容如下所示:首先,针对现代农业背景下光伏能源的高渗透引发光伏温室电能供需不平衡问题,采用分布式经济调度理论建立农业园区内分布式温室储能协同调控模型。模型以储能运行成本为目标函数,充分考虑储能容量、储能So C特性、园区整体电能平衡、电能传输网损等约束条件。引入拉格朗日乘子将问题转化为拉格朗日函数,以温室储能运行成本参数作为一致性变量,实现各温室储能功率的输出控制。其次,针对分布式经济调度过程中存在故障节点引发的一致性变量收敛值高,引入区块链技术,通过对实用拜占庭容错算法(PBFT)分析,针对主节点选取及Commit阶段二次验证导致共识时间长、运行能耗高等问题,提出了基于改进PBFT算法的分布式储能电能协同模型,本文以4个温室作为4个不同的节点对所提的电能调度模型进行仿真分析;同时分别进行了4、8、12、16、20个节点下PBFT算法的吞吐量、平均共识时间等性能的仿真对比分析;仿真结果显示,各温室的一致性变量最终能够收敛,且在容错范围内存在故障节点情况下不会影响一致性变量收敛结果,随着温室规模的增加,虽然吞吐量会有所下降,但依然优于经典的PBFT算法。最后,针对所提出的模型搭建了基于区块链智能温室电能调度平台,平台硬件包含智能终端、双向智能电表、双向DC/DC控制器、胶体免维护型铅酸电池。基于Flask架构搭建Web服务,实现农业园区温室电能监管。结果表明,本文所提模型能够实现温室电能的科学配置,系统总损耗降低2.3%,通过对平台搭建,验证了本文所设计模型在现代农业园区应用的可行性。
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