[發明專利]基于全生命周期度電成本最優化的風電機組自動布置方法

在審

• 申請號: 202210876885.6
• 申請日: 2022-07-25
• 公開（公告）號: CN115115136A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 袁云;許瀅
• 申請（專利權）人: 南京國電南自新能源工程技術有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q30/02;G06Q50/06;G06F17/18
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

本發明公開了風電場開發優化技術領域的全生命周期度電成本最優化的風電機組自動布置方法，包括以下具體步驟：根據地形測繪圖，風電場周圍環境粗糙度圖，測風數據資料用WAsP進行建模分析，繪制風電場區域風資源圖譜；根據風電場現場情況設置優化參數；進行優化判斷獲取的資料是否滿足要求；計算初始風機布局的度電成本；利用隨機算法對風電機組在位置和相對距離上進行迭代更新，計算每次迭代更新布局下的度電成本，并進行最小值比較；直到達到迭代更新次數為止，得到以最小度電成本的布局為目標作為風電機組優化布置方案；變量搜索域是連續的，能夠保證解的可行域未被縮小，可以提高風機排布位置精度，優化效果更好，更具有實用性。

技術領域

本發明涉及風電場開發優化的技術領域，尤其是涉及基于全生命周期度電成本最優化的風電機組自動布置方法。

背景技術

在面對能源與環境的雙重壓力下，可再生能源的發展利用依舊是解決目前困難的重要途徑。在風能、水能、太陽能等可再生能源的發電技術中，風力發電所需的風能資源因取之不盡用之不竭、綠色環保，對于緩解環境和能源的壓力有顯著貢獻，更能穩步推進我國國民經濟的發展。

但是，隨著風電場的規模不斷擴大，風電場所在的地形也越來越復雜，隨之而來的問題也就越來越多。其中作為風電場建設項目的前期工程，風電場選址對風電場建設的成敗及風電場的經濟效益起著關鍵作用。

風電場選址包含宏觀選址和微觀選址兩部分。宏觀選址是通過考慮風能資源、地質地形、電氣聯網、交通運輸等多方面因素，綜合選擇出風資源較好、能產生良好經濟效益的最有價值的風電場區域。而微觀選址則是在宏觀選址所選出的風電場區域內，通過對風力機機組進行選型布置來使得風電場獲得更高經濟效益的過程。微觀選址是在滿足風電場設計要求的前提下，通過計算得到風力機的型號、臺數和具體安放位置，盡可能地降低投資成本，同時提高風電場發電量，使整個風電場具有良好的經濟效益。在風電場機組的布局規劃中，為了使風電場的發電量最大化，風電場項目開發者希望在有限的面積內安裝盡可能多的風電機組，這會導致機組間距的減小，從而使下風向機組產能損失增大。如圖1-圖4所示，分別展示了風電機組尾流結構示意圖、Jensen尾流模型示意圖、尾流影響比例圖及尾流影響區域疊加示意圖，如果風電機組間距過大又會導致安裝的機組數量減少，雖然下風向機組受到的尾流效應影響較小，但是由于機組數目的減少會導致風電場單位面積產能的減少，因此造成風電場風資源及土地資源的浪費。因此，需要對風電場機組的排布設計方案進行優化，提高風電場的發電效率和經濟效益。在風電場微觀選址過程中，風力機的優化布置和風機尾流模型的模擬是非常關鍵的核心問題之一。風力機組布置方案的優劣將直接影響到風資源和土地資源的利用率以及風電場的經濟效益。

目前的研究中，多是使用在風電場區域內劃分網格的方法保證風機之間的安全距離，在網格中間放置或不放置風機的方法來保證風機之間的安全距離，但是這種人為劃分風機直徑倍數的網格，這就導致搜索域被認為縮小，得出的實際結果都不理想。

發明內容

本發明提供基于全生命周期度電成本最優化的風電機組自動布置方法，以解決上述背景技術中提出的人為劃分風機直徑倍數的網格，這就導致搜索域被認為縮小，得出的實際結果都不理想的問題。

本發明提供基于全生命周期度電成本最優化的風電機組自動布置方法，采用如下的技術方案：包括以下具體步驟：

S1：根據地形測繪圖，風電場周圍環境粗糙度圖，測風數據資料用WAsP進行建模分析，繪制風電場區域風資源圖譜；

S2：根據風電場現場情況設置優化參數；

S3：進行優化判斷S1獲取的資料是否滿足要求；

S4：計算初始風機布局的度電成本；

S5：利用隨機算法對風電機組在位置和相對距離上進行迭代更新，計算每次迭代更新布局下的度電成本；

S6：比較初始布局的度電成本及每次迭代更新布局下的度電成本；