海上风电场电缆及变电站的布局方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种海上风电场电缆及变电站的布局方法、系统、设备及介质，方法包括：S1、初始化外层MPSO中各个外层粒子的位置信息；S2、基于所有风机的位置信息、外层粒子的位置信息中的变电站的位置信息提取分区特征变量；S3、对所有风机进行分区；S4、分别使用内层MPSO对每个分区内的风机求解电缆成本最优的电缆连接结构；计算所有分区的最优成本之和，得到最优总成本；S5、判断外层MPSO是否满足结束条件，若否进入外层MPSO的下一次迭代过程，执行步骤S2；若是则执行步骤S6；S6、从所有的最优总成本中选择成本最优的作为最终总成本并输出。本发明专利技术能在满足最大电缆载流量的约束下对风场进行分区，解决了风机智能分组与海底电缆拓扑优化的共同优化问题。扑优化的共同优化问题。扑优化的共同优化问题。

【技术实现步骤摘要】
海上风电场电缆及变电站的布局方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及海上风电场设计
，特别涉及一种海上风电场电缆及变电站的布局方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]风力发电是当前世界上发展最快的绿色能源技术之一，而海上风电场由于其较高的风能资源密度、低湍流强度、对环境及居民影响低等特点成为近年来风电发展的重点。
[0003]考虑到海上电缆容量(也称为载流量)的限制，电缆所能承受风机的最大数目是有限的。传统的启发式算法以贪心算法为基础，将电缆拓扑连接优化问题进行分步寻优，该优化方式能够保证局部电缆长度最优解，但是无法从全局上考虑电缆载流量的限制。启发式算法如基于最小生成树或者差旅问题的算法可以寻求最短路径连接，但是无法考虑电缆类型差别带来的成本差异。
[0004]另外，为了满足设计需求，增快求解速度，可以先对整体风电场进行分区化处理。目前的技术一般依靠聚类算法(K-means(K均值聚类算法)或者FCM(模糊C均值聚类算法))，以风机间相对位置或者风机相对海上变电站的角度作为输入进行聚类。虽然此方法可以指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电场电缆及变电站的布局方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、初始化外层MPSO中各个外层粒子的位置信息和相应的速度参数；每个所述外层粒子对应的优化变量包括所述变电站的位置信息；S2、基于所述海上风电场内所有风机的位置信息、初始化后所述外层粒子的位置信息中的所述变电站的位置信息提取分区特征变量，所述分区特征变量包括每个所述风机相对于所述变电站的角度；S3、基于所述分区特征变量以及电缆载流量对所有所述风机进行分区，以得到分区结果，所述分区结果包括若干分区；S4、分别使用内层MPSO对每个所述分区内的风机求解电缆成本最优的电缆连接结构，每个所述电缆成本最优的电缆连接结构包括所述成本最优的风机电缆路径及最优成本；计算所有所述分区的所述最优成本之和，得到最优总成本；S5、判断所述外层MPSO是否满足结束条件，若是则执行步骤S6，若否则进入所述外层MPSO的下一次迭代过程，以得到更新后的所述变电站的位置信息，返回执行步骤S2；S6、从所有的所述最优总成本中选择成本最优的作为最终总成本，输出所述最终总成本对应的所述变电站的位置信息、对应的每个分区内的风机的电缆路径和所述最终总成本。2.如权利要求1所述的海上风电场电缆及变电站的布局方法，其特征在于，步骤S3中所述基于所述分区特征变量以及电缆载流量对所有所述风机进行分区包括：根据所述电缆载流量的限制确定所有所述风机的分组数量和/或每组内风机的数目；基于所述分区特征变量、所述风机的分组数量和/或所述每组内风机的数目对所有所述风机进行分区。3.如权利要求1所述的海上风电场电缆及变电站的布局方法，其特征在于，所述布局方法还包括以下步骤：获取所有所述风机的位置信息和容量信息；从电缆电气参数数据库中获取所述电缆载流量；步骤S3中基于所述分区特征变量、所述电缆载流量以及所述容量信息对所有所述风机进行分区。4.如权利要求1所述的海上风电场电缆及变电站的布局方法，其特征在于，所述位置信息包括坐标信息；所述分区特征变量还包括所述风机之间的相对位置；所述分区结果还包括每个所述分区内包括的风机的编号。5.如权利要求2所述的海上风电场电缆及变电站的布局方法，其特征在于，所述根据所述电缆载流量的限制确定所有所述风机的分组数量和/或每组内风机的数目的步骤为：由人工根据所述电缆载流量的限制确定所有所述风机的分组数量和/或每组内风机的数目。6.如权利要求1所述的海上风电场电缆及变电站的布局方法，其特征在于，所述风机电缆路径包括所述风机对应的电缆连接方式和电缆截面积。7.如权利要求6所述的海上风电场电缆及变电站的布局方法，其特征在于，步骤S4中使用内层MPSO对每个所述分区内的风机求解电缆成本最优的电缆连接结构包括：设置内层MPSO的最大迭代次数；
初始化内层MPSO中各个内层粒子的位置信息中的每个风机对应的电缆连接方式、每个风机对应的电缆截面积，生成对应的连接矩阵；根据电缆成本信息和电气载流量表，并基于所述连接矩阵生成对应的成本信息矩阵；基于所述成本信息矩阵，并经所述最大迭代次数迭代后求解出电缆成本最优的电缆连接结构；其中，所述电气载流量表包括不同电缆截面积对应的所述电缆载流量；所述连接矩阵包括每个电缆连接支路对应的长度；所述成本信息矩阵包括每个电缆连接支路对应的电缆类型的单位电阻及价格和所承载的风机数量。8.一种海上风电场电缆及变电站的布局系统，其特征在于，包括初始化模块、提取模块、分区模块、计算模块、判断模块和输出模块；所述初始化模块用于初始化外层MPSO中各个外层粒子的位置信息和相应的速度参数；每个所述外层粒子对应的优化变量包括所述变电站的位置信息；所述提取模块用于基于所述海上风电场内所有风机的位置信息、初始化...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯鹏，朱江生，金荣森，陈乐，孟晓刚，缪骏，
申请(专利权)人：上海电气风电集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：