【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风力发电，具体提供一种大型风电场集电系统拓扑优化方法、控制装置和介质。
技术介绍
1、随着全球对可再生能源的需求不断增长，风力发电逐渐向大规模化及深远海方向快速发展。海上风电场因其可利用的风资源更加丰富、更稳定，以及对陆地资源有限的缓解作用，逐渐成为了风力发电领域的重要组成部分。在海上风电场的建设中，集电线路作为连接风电机组与陆地电网之间的桥梁，承担着至关重要的传输电力的任务。其功能不仅限于将分散风电机组的电能汇聚到一处，更重要的是保证电能的高效、稳定输送，以满足电网的需求。
2、相比于陆地风电场的集电线路，海上风电场的集电线路不仅面临着更加恶劣的自然环境、更高的施工难度，还需应对更大的电力输送距离和更高的电力传输损耗，因而其建设成本相对较高。集电系统拓扑优化在海上风电场集电线路设计中具有关键性的作用，直接影响到电力输送的效率和成本。采取有效的优化措施、降低集电系统的建设成本，对提高海上风电的竞争力和可持续性有重要意义。
3、目前海上风电场集电系统路径规划可以分为启发式算法和准确算法这两大类算法。启发式算法，如蚁群算法等，在解决海上风电场集电系统路径规划问题时，能够在较短的时间内找到相对较好的解决方案。然而由于海上风电场集电系统路径规划问题通常具有复杂的约束条件，启发式算法往往只能找到局部最优解或者近似最优解，无法保证得到全局最优解，这在一定程度上限制了其在实际应用中的可靠性和精确性。相对而言，准确算法如混合线性整数规划(mixed integer linear programming,mi
4、目前仍然缺乏适用于大型风电场集电系统的拓扑优化方法。
技术实现思路
1、为了克服上述缺陷，本专利技术提供了一种大型风电场集电系统拓扑优化方法、控制装置和介质，通过对经典混合线性整数模型进行改进，在保证设计要求的同时可以大幅度降低计算复杂度，减少优化过程所需计算资源。
2、在第一方面，本专利技术提供一种大型风电场集电系统拓扑优化方法，包括：
3、基于风电场的milp模型，在风电场电缆路径规划中减少可选路径；
4、设置约束条件，所述约束条件包括：
5、使风电场中每个节点至少有一条电缆连接，其中，所述节点包括风电机组和升压站；
6、使系统中存在电缆连接时，所述系统的电缆线路上的功率流为正数；
7、设置动态生成电缆不交叉约束。
8、进一步地，所述在风电场电缆路径规划中减少可选路径包括：
9、将风电场中每台风电机组分别和与该风电机组相邻的风电机组或者升压站连接，其中，每台风电机和与其连接的风电机组之间的距离不超过预设值。
10、进一步地，所述将风电场中每台风电机组分别和与该风电机组相邻的风电机组或者升压站连接，其中，每台风电机和与其连接的风电机组之间的距离不超过预设值包括：
11、定义二元变量xt(i,j)，如公式(11)，其中：
12、
13、其中，t表示可选电缆类型的集合；预先构建有向图g＝(v,a)，其中弧段集合ay为每台风电机组分别和与该风电机组相邻的风电机组或者升压站连接，每台风电机和与其连接的风电机组之间的距离不超过预设值时，所有可能的电缆路径规划的弧段集合。
14、进一步地，所述使风电场中每个节点至少有一条电缆连接，其中，所述节点包括风电机组和升压站包括：
15、
16、进一步地，所述使系统中存在电缆连接时，所述系统的电缆线路上的功率流为正数包括：
17、
18、进一步地，所述设置动态生成电缆不交叉约束包括：
19、根据所述milp模型，求解未包含不交叉约束的初始松弛模型；
20、得到初始解后，判断是否发生电缆交叉并识别交叉位置，将发生交叉的位置添加不交叉约束，形成新的松弛模型；
21、反复迭代求解新的松弛模型，直至产生无交叉的电缆布局。
22、进一步地，所述将发生交叉的位置添加不交叉约束包括：
23、添加不交叉约束
24、
25、,{(i,j),(l,k)}∈χ和
26、进一步地，所述基于风电场的milp模型包括：
27、设置集电系统拓扑优化目标为最小化电缆成本，如公式(2)：
28、
29、其中，n为风电场中所有节点数目，cunit为电缆单价，t表示电缆类型，d(i,j)代表节点i和j之间的欧式距离；
30、所述模型满足的约束包括：
31、
32、
33、
34、
35、xt(i,j)+xt(j,i)≤1,i≠j (7)；
36、
37、
38、在第三方面，提供一种控制装置，该控制装置包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行第一方面的技术方案中任一项技术方案所述的大型风电场集电系统拓扑优化方法。
39、在第四方面，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质其中存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行第一方面的技术方案中任一项技术方案所述的大型风电场集电系统拓扑优化方法。
40、本专利技术上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
41、本专利技术通过改进经典混合线性整数模型(传统milp模型)的约束条件，并引入可选路径预缩减和动态生成电缆不交叉约束，形成一种新的适用于大型风电场的集电系统路径规划方法，可以有效地对大型风电场进行拓扑优化，改进后的模型大幅减小了存储空间需求和求解时间，极大提升了计算效率。
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1.一种大型风电场集电系统拓扑优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在风电场电缆路径规划中减少可选路径包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将大型风电场中每台风电机组分别和与该风电机组相邻的风电机组或者升压站连接，其中，每台风电机和与其连接的风电机组之间的距离不超过预设值包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述使风电场中每个节点至少有一条电缆连接，其中，所述节点包括风电机组和升压站包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述使系统中存在电缆连接时，所述系统的电缆线路上的功率流为正数包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置动态生成电缆不交叉约束包括：
7.根据权利要求6所述的方法，所述将发生交叉的位置添加不交叉约束包括：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于风电场的MILP模型包括：
9.一种控制装置，包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，其特征在于，所述程序代
10.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行权利要求1至8中任一项所述的大型风电场集电系统拓扑优化方法。
...【技术特征摘要】
1.一种大型风电场集电系统拓扑优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在风电场电缆路径规划中减少可选路径包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将大型风电场中每台风电机组分别和与该风电机组相邻的风电机组或者升压站连接，其中，每台风电机和与其连接的风电机组之间的距离不超过预设值包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述使风电场中每个节点至少有一条电缆连接，其中，所述节点包括风电机组和升压站包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述使系统中存在电缆连接时，所述系统的电缆线路上的功率流为正数包括：
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