摘要
海岛地处偏远孤立的环境中，在保障能源供给和减少环境污染方面面临着一系列挑战。由于大多数海岛用能负荷小、离岸距离远，依赖化石燃料和电网供能是其主要能源供应方式。然而，化石燃料带来的环境问题不可忽视，而通过海底电缆连接陆地电网进行供能成本过高、可靠性低，甚至由于离岸较远而无法实现。海岛具有丰富的可再生能源资源，开发潜力大。在碳中和背景下，100％可再生能源系统成为岛屿实现可持续能源自给的低碳、经济、有效、可行的解决方案。 100％可再生能源系统能够整合各种可再生能源资源，通过多种可再生能源技术的耦合集成对用户进行供能。海岛居民多元化的能源需求以及供能端可再生能源出力的不确定性为系统的优化设计增加了难度。此外，由于海岛特殊的地理位置和环境，极端天气对海岛供能系统的可靠性和安全性提出了更为严格的要求，对此需要进行深入分析和评价。 基于上述背景，本文设计了一种海岛100％可再生能源系统，该系统集成电转气、冷热电联产和海水淡化等技术，可为当地居民提供电、冷、热、天然气和淡水服务。针对该系统，结合随机规划、多目标优化和敏感性分析，进一步提出一种基于智能体建模的系统需求预测、设计运行优化及综合评价的整体性方法，以期为海岛能源的安全供应与低碳设计提供理论依据与决策支持。本文的主要章节内容如下: 第一章对国内外海岛能源系统、能源需求预测和能源系统优化的相关研究进行综述，引出本文的研究内容及创新点。 第二章基于智能体建模方法，模拟计算海岛居民的电力、供暖、制冷、天然气和淡水需求。通过模型的迭代运行，获得海岛居民的随机能源需求，并进一步采用k-means聚类和多情景树，生成具有代表性的随机情景，用于捕捉能源需求的不确定性。 第三章对海岛100％可再生能源系统的各关键技术进行建模，重点描述各技术模块之间的能量转换和能流耦合关系。将能源需求预测阶段生成的不确定情景作为随机优化模型的输入，引入ε-约束法建立多目标优化模型，同时优化系统设计和运行策略。模型中特别考虑了在不同目标函数和极端天气情况下系统的性能变化。 第四章结合浙江省黄龙乡岛的居民社区进行案例分析，基于智能体建模、随机规划、多目标优化和敏感性分析等方法，验证所提出的整体性优化方法及所建模型的可行性和有效性。 第五章总结本文的主要结论，并对下一步的研究计划进行展望。 综上，本文为海岛能源系统的优化设计和综合评价提供了整体性方案，可为同类综合能源系统的设计评价提供理论指导和决策支持。
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