[發(fā)明專利]大型風(fēng)電基地功率匯集系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分層優(yōu)化設(shè)計(jì)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510864659.6
• 申請(qǐng)日: 2015-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN105512472A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苗淼;張祥成;田旭;靳寶寶;彭飛;郭京兆;李興源;陳云超;王曦;黃睿;王超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)青海省電力公司;國網(wǎng)青海省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00;G06N3/12
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司 51202
• 代理人: 鄧?yán)^軒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大型風(fēng)電基地功率匯集系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分層優(yōu)化設(shè)計(jì)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)方 法，屬于電網(wǎng)劃技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著對(duì)風(fēng)資源的大量開發(fā)利用以及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模集中式開發(fā)成為 目前風(fēng)力發(fā)電的主要形式。由于受到風(fēng)資源和負(fù)荷分布條件的限制，目前風(fēng)電基地距離負(fù) 荷中心較遠(yuǎn)，大規(guī)模的風(fēng)電無法就地消納，因此大型風(fēng)電基地中的風(fēng)電場需要在內(nèi)部匯集 并升壓為不同電壓等級(jí)后并入公共電網(wǎng)，再輸送到負(fù)荷中心進(jìn)行消納。而大型風(fēng)電基地包 含數(shù)量眾多的風(fēng)電場、不同電壓等級(jí)匯集站、匯集導(dǎo)線等，風(fēng)電場內(nèi)部則包含數(shù)量較多的風(fēng) 電機(jī)組、配套升壓變、不同電壓等級(jí)變電站、匯集電纜等。這些電氣設(shè)備之間的不同匯集方 式對(duì)整個(gè)功率匯集系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性都有較大影響，并最終影響整個(gè)風(fēng)電基地的投資 收益。

目前對(duì)風(fēng)電場內(nèi)部功率匯集系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法較多，而針對(duì)大型風(fēng)電基地 內(nèi)部風(fēng)電場之間功率匯集系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)則較少。前者所采用的方法主要是建立功 率匯集系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后運(yùn)用智能優(yōu)化算法進(jìn)行求解，但是這些方法往往只考慮了整 個(gè)功率匯集系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性條件，并未涉及整個(gè)功率匯集系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可靠性；所采用的 優(yōu)化算法主要是遺傳算法，但是傳統(tǒng)遺傳算法是基于雙親繁殖方式，它在求解組合優(yōu)化問 題時(shí)會(huì)造成染色體基因的重復(fù)和缺失；針對(duì)該問題，有學(xué)者開始使用單親遺傳算法，但是簡 單單親遺傳算法則存在尋優(yōu)效率較低、早熟收斂的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種大型風(fēng)電基地功率匯集系統(tǒng)拓 撲結(jié)構(gòu)分層優(yōu)化設(shè)計(jì)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特點(diǎn)是以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)函數(shù)運(yùn)用多精英協(xié)同進(jìn) 化思想加快單親遺傳算法的尋優(yōu)效率，引入模擬退火算法的退火選擇機(jī)制，改善遺傳算法 的早熟收斂問題；對(duì)形成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用蒙特卡洛法進(jìn)行可靠性分析得到可靠性指標(biāo)，將 經(jīng)濟(jì)性和可靠性指標(biāo)共同作為功率匯集系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)評(píng)估指標(biāo)。采用大型風(fēng)電基地功率匯 集系統(tǒng)拓結(jié)構(gòu)分層優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，可使得大型風(fēng)電基地功率匯集系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)可靠。

本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)：

大型風(fēng)電基地功率匯集系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分層優(yōu)化設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面：其一是大型風(fēng) 電基地的風(fēng)電場與匯集站以及不同電壓等級(jí)匯集站之間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)；其二是大型風(fēng) 電基地的風(fēng)電場內(nèi)部風(fēng)電機(jī)組之間以及風(fēng)電機(jī)組與變電站之間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)；所述大 型風(fēng)電基地包含多個(gè)不同電壓等級(jí)的匯集站，匯集站以下則匯集不同容量的風(fēng)電場，不同 電壓等級(jí)的匯集站通過匯集導(dǎo)線采用優(yōu)化設(shè)計(jì)出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接；所述風(fēng)電場內(nèi)部包含不 同電壓等級(jí)的變電站及數(shù)量眾多的風(fēng)電機(jī)組，風(fēng)電機(jī)組之間、風(fēng)電機(jī)組與變電站以及不同 電壓等級(jí)的變電站之間采用優(yōu)化設(shè)計(jì)出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通過匯集電纜連接。

大型風(fēng)電基地功率匯集系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分層優(yōu)化設(shè)計(jì)方法包括以下步驟：

1)采用改進(jìn)的單親遺傳算法以經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，得 到經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)C_total。

(1)建立大型風(fēng)電基地拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型

a)風(fēng)電場內(nèi)部集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的數(shù)學(xué)模型為：

min(C_total)(1)

其中C_total為風(fēng)電場內(nèi)部集電系統(tǒng)投資成本，計(jì)算公式為：