波能转换器阵列布局与控制的多目标多学科优化
系统与控制
2024-10-16 v1 系统与控制
摘要
本研究利用多学科设计优化 (MDO) 来设计一组垂荡波能转换器 (WECs) 以实现网格级能源生产，决策变量和参数选自耦合的几何、水动力、布局、电动响应控制 (受力最大约束) 和经济学领域。我们变更 WEC 的尺寸、阵列布局和控制增益，以最小化两个目标：电能等级化成本 (LCOE) 和最大间距。这种多目标优化方法结果产生一组最优设计配置，供利益相关者根据其具体应用和需求进行选择。该框架产生了 0.21 至 0.23 美元/千瓦时的 LCOE 范围值，并产生了 97 至 62 米的间距范围。发现 WEC 半径为 4m 时最优，q-因子在最优设计中大于 1，最高可达 1.06，用于菱形类似布局。此外，对一种设计进行后最优全局灵敏度分析显示，波向、波频率、WEC 寿命、幅值和利率解释了方差的大部分。Pareto 集中不同设计可能因权衡分析的不同需求而具有不同的吸引力。为此，我们开发了回归模型用于设计启发式。
引用
@article{arxiv.2410.11089,
title = {Multi-Objective Multidisciplinary Optimization of Wave Energy Converter Array Layout and Controls},
author = {Kapil Khanal and Nate DeGoede and Olivia Vitale and Maha N. Haji},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.11089},
year = {2024}
}