一种大规模海上风电场集电系统拓扑结构优化方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种大规模海上风电场集电系统拓扑结构优化方法及系统。所述方法，包括：构建考虑可靠性与经济性的全寿命周期成本模型，包括一次性投资成本、运营维护成本、线路电能损耗、故障电能损失、故障维修成本；采用生成满足载流量约束条件的拓扑结构，根据生成后的拓扑结构完成海缆选型，计算各拓扑结构的全寿命周期成本，以全寿命周期成本作为改进遗传算法的目标函数，获得最优的集电系统拓扑结构。本发明专利技术简单实用，考虑大规模海上风电场海缆载流量约束条件，以全寿命周期成本作为优化目标，有助于海上风电场集电系统的经济、可靠运行。可靠运行。可靠运行。

【技术实现步骤摘要】
一种大规模海上风电场集电系统拓扑结构优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及风力发电领域，并且更具体的，尤其是涉及一种大规模海上风电场集电系统拓扑结构优化方法及系统。

技术介绍

[0002]风力发电具有噪声小，无污染等特点，逐渐成为全球可再生能源发展的主要形式。海上风能资源丰富、海上风机具有发电量大且不占陆地等优点，已经成为新能源研究领域的热点方向。海上风电场集电系统是将风电机组发出的电能汇集起来并通过海上变电站送入电网，主要由风机、海底电缆、升压站等构成，海上风电场的集电系统，是风场汇集风电机组风能进而进行功率集中外送的重要结构。集电系统的结构设计，直接关系着投资成本，海上风电场集电系统优化设计是为了寻找更经济的电气接线拓扑方式。
[0003]目前国内外专家针对海上风电场集电系统拓扑结构优化已经进行了一些研究，但随着海上风电场规模不断增加，风机容量不断增大，单条馈线上所能连接的风机台数越来越少，因此在集电系统拓扑结构优化时应充分考虑集电线路的载流量约束条件，同时，为兼顾集电系统经济性与可靠性，建立全寿命周期成本优化的模型优化海上风电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规模海上风电场集电系统拓扑结构优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、对风机进行排序，并输入风机容量、不同型号海底电缆的载流量限制；步骤S2、根据不同型号海底电缆的载流量限制计算不同型号海底电缆所能连接的风机数；步骤S3、运行改进断点染色体生成公式中调节变量的矩阵的单亲遗传算法，生成考虑不同海底电缆型号所能承受的最大风机容量的全寿命周期成本最低的集电系统拓扑结构。2.根据权利要求1所述的一种大规模海上风电场集电系统拓扑结构优化方法，其特征在于，步骤S2中，不同型号海底电缆所能连接的风机数的计算公式为：式中：floor为向下取整函数，S
cmax
为集电海底电缆所允许连接的最大容量，P为风电机组的额定容量。3.根据权利要求1或2所述的一种大规模海上风电场集电系统拓扑结构优化方法，其特征在于，所述步骤S3具体实现如下：步骤S31、创建初始种群，种群编码方式采用整数编码：初始种群为直接生成满足海底电缆载流量限制约束条件的初始种群，具体生成方式为：采用两段染色体来共同表示集电系统的拓扑结构，其中一个染色体为风机序列染色体，记为XL，长度为风电场的总风机数；另一个染色体为断点染色体，记为DD，长度为集电系统的馈线数减1，确保集电系统的拓扑结构划分为多条馈线；步骤S32、根据两段染色体所代表的拓扑结构计算目标函数，目标函数为集电系统的全寿命周期成本；步骤S33、判断是否满足终止条件，采用最大遗传代数作为进化终止条件；步骤S34、进行选择操作，将种群个体每八个分为1组，选择每一组目标函数最小的一种拓扑结构；步骤S35、进行遗传算子操作，对选中的每一个最小拓扑结构进行翻转、交换和滑移操作生成新的种群；步骤S36、重复步骤S33
‑
S35，进行反复迭代运算，直至达到终止条件，输出最优拓扑结构。4.根据权利要求3所述的一种大规模海上风电场集电系统拓扑结构优化方法，其特征在于，所述断点染色体生成公式为：DD＝n
max
×
[1:N
k
‑
1]
‑
cumsum(j)式中：n
max
为单条馈线最多可连接风机台数，N
k
为集电系统馈线数，cumsum为累加和函...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟伟，叶荣，林毅，黄海，方朝雄，唐雨晨，陈小月，苑玉宽，文习山，杨建军，李景一，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司武汉大学中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：