[發(fā)明專利]一種海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選型方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410385121.2
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104281737B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊蘋;尹旭;許志榮;鄭群儒;趙卓立;揭敢新
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué);中國電器科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選型方法，其特征在于，包括如下過程：

基于中壓電纜與中壓開關(guān)設(shè)備計算海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建設(shè)成本C_con；

通過判斷海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到該拓?fù)湎戮幪枮閕的單條饋線的正常工作概率q_i，i為整數(shù)且編號i從1開始順次取值，并用P_i表示編號為i的單條饋線的額定功率輸出值，計算編號為i的單條饋線的等效輸出功率P_iq_i，再計算風(fēng)電場內(nèi)n臺風(fēng)機(jī)所構(gòu)成集電系統(tǒng)拓?fù)涞牡刃л敵龉β势渲衚為整數(shù)，表示海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)總饋線數(shù)，并進(jìn)一步計算出該拓?fù)湎嘛L(fēng)電場的等效停運(yùn)率Q_n，從而得出海上風(fēng)電場每年損失的發(fā)電量EENS，再算出海上風(fēng)電場在整個生命周期內(nèi)的可靠性損失成本C_reli；

基于建設(shè)成本C_con與可靠性損失成本C_reli相加后得到海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)成本C_eco；

將不同海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)拓?fù)浒凑丈鲜鲇嬎闼玫慕?jīng)濟(jì)成本C_eco從低到高進(jìn)行排序，選取經(jīng)濟(jì)成本最低的四種拓?fù)渥鳛楹Ｉ巷L(fēng)電場集電系統(tǒng)的最優(yōu)拓?fù)浼希?/p>

針對海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)的最優(yōu)拓?fù)浼希\(yùn)用Matlab/Simulink工具搭建參與選型的海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電氣模型，通過仿真獲取最優(yōu)拓?fù)浼现忻糠N拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸電量損失P_lost；

針對海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)最優(yōu)拓?fù)浼希瑢⑵漭旊娏繐p失P_lost折算成海上風(fēng)電場在整個生命周期內(nèi)的輸電量損失成本C_lost，與集電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)成本C_eco進(jìn)行加權(quán)后得到海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)的綜合成本C；

針對海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)最優(yōu)拓?fù)浼希瑢⒉煌Ｉ巷L(fēng)電場集電系統(tǒng)拓?fù)浒凑沼嬎闼玫木C合成本C從低到高進(jìn)行排序，確定海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)選型的次序，排序位置越靠前的拓?fù)渚C合性能越優(yōu)；

根據(jù)選出的綜合成本最低的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建設(shè)海上風(fēng)電場，以降低風(fēng)電場建設(shè)成本，提高集電系統(tǒng)綜合性能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選型方法，其特征在于：影響海上風(fēng)電場內(nèi)部集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建設(shè)成本：C_con＝(C_ca(A)+C_bca)N_cal_ca+C_cbN_cb

式中C_ca(A)為每千米海底電纜成本，為海底電纜的截面積A的函數(shù)；N_ca為海底電纜總根數(shù)，C_bca為每千米電纜施工成本，L_ca為每根海底電纜的長度，C_cb為每個開關(guān)設(shè)備的成本，N_cb為開關(guān)設(shè)備的數(shù)量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選型方法，其特征在于：將海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)拓?fù)浞殖晌孱悾烘溞巍湫瓮負(fù)洹芜叚h(huán)形、雙邊環(huán)形和雙邊環(huán)形；對于單邊環(huán)形、雙邊環(huán)形、復(fù)合環(huán)形拓?fù)淙N環(huán)形拓?fù)洌捎诎哂嚯娎|，可靠性較高，其拓?fù)湎戮幪枮閕的單條饋線正常工況的概率為q_i＝1；

對于鏈形和樹形拓?fù)洌渫負(fù)湎戮幪枮閕的單條饋線正常工況的概率為

式中，q_cb為集電系統(tǒng)斷路器的故障率，q_Lj為海底電纜j的故障率，r_cb為集電系統(tǒng)斷路器的年故障次數(shù)，T_MTTRcb為集電系統(tǒng)斷路器的典型修復(fù)時間，r_Lj為海底電纜j的每年故障次數(shù)，T_MTTRLj為海底電纜j的典型修復(fù)時間,m為編號為i的單條饋線的海底電纜總段數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選型方法，其特征在于：n臺風(fēng)機(jī)所構(gòu)成集電系統(tǒng)拓?fù)涞牡刃＿\(yùn)率

式中P_i表示編號為i單條饋線的額定功率輸出值，P_N是風(fēng)機(jī)的額定功率，k為海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)總饋線數(shù)。