[發明專利]一種海上風電場雙面環形集電系統規劃設計方法

在審

• 申請號: 202310058191.6
• 申請日: 2023-01-21
• 公開（公告）號: CN115952627A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 沈欣煒;丁驍馳;吳秋偉;王黎明
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/20;G06F119/06;G06F111/04;G06F113/06;G06F113/04
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀鋒

1.一種海上風電場雙面環形集電系統規劃設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：獲取規劃區域內所有候選建設電纜：接收所有節點坐標以及預設的最大距離，所述節點包括海上風機和海上變電站，對于每個節點，列出其與其周圍節點之間的所有可選建設電纜，選定其中小于所述最大距離的電纜作為候選建設電纜；

S2：獲取發生交叉的所有候選電纜組合，并施加約束使得可能發生交叉的候選電纜不能同時建設；

S3：基于容量約束車輛路徑規劃和電力系統擴展規劃建立集電系統規劃模型；

S4：使用商業求解器求解海上風電場集電系統規劃優化模型。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中，與所述海上變電站相連的所述候選建設電纜可以進行進一步設計，不限于所述最大距離的限制。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2包括以下步驟：

S2-1：設定B,C,D∈V，其中V表示所有節點的集合；

S2-2：判斷線段AB和線段CD是否交叉，如果交叉，將當前線段組合加入L^CAC，其中L^CAC表示發生交叉的所有候選電纜組合的集合；

S2-3：對于L^CAC中的所有交叉候選電纜組合，使x_AB+x_CD≤1，其中，x_ij是表示節點i和j之間的候選電纜(i,j)是否建設，當x_ij為1時，表示該候選電纜(i,j)被建設。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S2-2包括以下步驟：

當且僅當且時，判斷線段AB和CD發生交叉；

遍歷所有候選電纜組合并進行判斷，將發生交叉的候選電纜組合加入集合L^CAC，具體為：

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3包括以下步驟：

S3-1：基于容量約束車輛路徑規劃模型建立初步雙面環形拓撲集電系統規劃模型，通過改進容量約束車輛路徑規劃問題以適應集電系統規劃；

S3-2：采用基于混合整數線性規劃的電力系統擴展規劃模型來近似和優化集電系統中的總功率損耗。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟S3-1具體為，

建立集電系統規劃模型目標函數：

其中，假設完全有向圖G＝(V,L)，其中V＝{V^Sub,V^W}，包括V^Sub中的變電站節點和V^W中的風機節點，L表示節點之間的所有候選電纜，L＝{(i,j)∈V×V:i≠j}；對于每條候選電纜(i,j)都有投資成本c_ij和二進制投資決策變量x_ij，代表集電系統投資建設成本；代表海上風電場運行年限內的網損成本，η是將一個時刻的功率損耗換算到海上風電場運行年限內功率損耗的系數，其計算為η＝規劃年限×年滿負荷小時數，r_ij為電纜ij的電阻，P_ij為電纜ij上流過的有功功率；代表削減的風力發電功率的總價值，表示風機i處折損的風電功率。