[發明專利]一種海上風電場集群規模下的輸電系統優化方法

有效

• 申請號: 201611015304.0
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106712076B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 符楊;劉陽;黃玲玲;湯華;馮煜堯;崔勇
• 申請（專利權）人: 上海電力學院;國網上海市電力公司;華東電力試驗研究院有限公司;上海綠色環保能源有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發明涉及一種海上風電場集群規模下的輸電系統優化方法，該方法包括如下步驟：(1)給定建立海上變電站的數量，每個數量對應為一種方案；(2)以總建設成本最低為目標，采用雙層控制方法分別對每種方案下海上變電站位置、海上變電站容量、集電網絡和輸電系統拓撲進行優化；(3)選取總建設成本最低的方案對應的海上變電站數量、海上變電站位置、海上變電站容量、集電網絡和輸電系統拓撲作為最優結果。與現有技術相比，本發明提出建設海上公共變電站供多個風電業主使用，并將海上電網規劃規劃和陸上架空線擴建規劃放入同一個體系，根據海上風電規劃情況結合陸上電網結構進行統一規劃與統一建設，從整體上實現成本與效益最優。

技術領域

本發明涉及一種海上風電場輸電系統優化方法，尤其是涉及一種海上風電場集群規模下的輸電系統優化方法。

背景技術

海上風電資源豐富，環境影響小，能量密度高，正逐漸成為各國研究和開發的熱點。從當前世界各國海上風電的發展與規劃來看，海上風電發展逐漸走向深遠海域，同一片海域大規模海上風電場的出現，因其更大的裝機容量和集群化的特點，使得海上輸電系統的建設更為重要。

現已有專家學者對海上風電場輸電系統做了一定的研究，文獻“EfficiencyEvaluation for Offshore Wind Farms”介紹了單個內海上風電場風機之間的多種接線形式以及風機串與海上變電站的多種接入方式，同時考慮到風速變化和風機輸出功率曲線提出了風電場容量有效性的計算方法。文獻“A Clustering based Wind Farm CollectorSystem Cable Layout Design”提出了采用屬性闕值聚類算法對風場內的風機進行多級聚類以確定中心集電點，從而作為海上變電站的位置，再來確定網絡的接線形式。該方法可以降低中壓海纜損耗，提高可靠性，減少經濟成本。文獻“Optimization for Offshore WindFarm Layout and Substation Location”考慮了單個海上風電場內海上變電站的位置對集電系統總成本的影響，通過遺傳算法規劃出經濟性最優方案。這些研究可以認為是給定并網點，風電機組位置條件下，通過海上變電站選址定容以及組網拓撲選擇以達到投資成本最佳的優化規劃問題。

以上文獻都只從單個海上風電場的角度去建設輸電系統(用戶自建站模式)。而從現有的海上風電場發展規劃來看，海上風電場大規模、集群化的特點愈加明顯，多個風電業主將交叉擁有部分海域的風電開發權限。一方面，海域資源競爭激烈，海上風電并網既要規避漁業區、軍事區等限制海域，還要避開與海底通信光纜等其他通道的交叉敷設。另一方面，大規模海上風電并網會對近海陸上電網結構產生影響，需要新建或加強風電場登陸點附近電網的結構來滿足新能源接入系統的要求。為了經濟、合理、可靠地對海上路由和并網點資源進行優化配置，有必要對某片海域中可能建設的風電場群(包含可能是不同業主的多個風電場)進行統一的海上風電場輸電系統規劃。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種海上風電場集群規模下的輸電系統優化方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種海上風電場集群規模下的輸電系統優化方法，該方法包括如下步驟：

(1)給定建立海上變電站的數量，每個數量對應為一種方案；

(2)以總建設成本最低為目標，采用雙層控制方法分別對每種方案下海上變電站位置、海上變電站容量、集電網絡和輸電系統拓撲進行優化；

(3)選取總建設成本最低的方案對應的海上變電站數量、海上變電站位置、海上變電站容量、集電網絡和輸電系統拓撲作為最優結果。

雙層控制方法具體為：