原文信息
Stochastic energy management of large industrial-scale aquaponics considering robust optimization-based demand response program
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.123982
Highlights
(1) 分析大型工业规模化鱼菜共生系统能源消耗模式
(2) 通过需求响应关键技术优化制定电气化设备运行方案
(3) 提出日前能源管理策略降低能源消耗和运营成本
(4) 筛选鱼类和植物种类配养，减少温室外部能量需求
Research gap
负荷需求响应关键技术通常用于工业、住宅用户、规模化电动汽车，较少用在设施农业与设施渔业农业场景。设施渔业严重依赖高功率电气化设备，电力支出占运营成本比例巨大。因此，本研究阐述了气象气候、系统规模、鱼类与植物生长环境要求对设施渔业电力负荷的影响机理，提出了一种计及负荷需求响应的工业化鱼菜共生系统能量管理动态优化策略，为典型规模化设施渔业能耗优化控制技术的开发奠定了理论基础。
Abstract
Large industrial-scale aquaponics systems, which combine industrial water recycling aquaculture technology with soilless culture technology, are innovative and sustainable alternatives for food production in regions with limited agricultural land and water resources. Industrial-scale aquaponics is heavily dependent on fossil fuels and the electricity expenditures account for a high percentage of operating costs. The differentiated operating characteristics of the electrical facility and varying ideal environment conditions of the paired fish and vegetables create challenges when it comes to devising an optimization strategy. By analyzing the flexible characteristics of the dispatchable units, this study proposes a demand response-based load scheduling approach that optimizes the unit operating schemes for cost minimization. Based on the assumptions, the case study exhibits that the optimized operation scheme decreases the energy consumption by 11.73% and 8.49%, and reduces the operating costs by 18.15% and 16.37% for 3 typical summer days and winter days, respectively. The proposed approach was applied to scenarios integrating varying fish species and plant choices to demonstrate the efficiency and effectiveness of the proposed energy-saving technique.
Keywords
Industrial-scale aquaponics 工厂规模鱼菜共生
Energy management strategies 能源管理策略
Demand response 需求响应
Energy conservation 节能
Graphics
图1 工业规模鱼菜共生场景3D图
图2 典型温室型鱼菜共生系统能量交换示意图
图3 典型场景下负荷优化控制前后对比图
图4 不同种类鱼菜组合在需求响应计划前后的能耗
作者简介
郑颖颖，中国农业大学信息与电气工程学院，教授、博士生导师。研究领域包括电力系统与综合能源系统建模、能流优化调度、智能电网负荷侧需求响应控制策略等。
赵文静，中国农业大学信息与电气工程学院2022级电气工程专业硕士研究生，研究方向为负荷侧需求响应控制策略，以学生第一作者发表SCI一区论文2篇，国际会议论文2篇。
关于Applied Energy
本期小编：张庭生
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