考虑损耗约束的百万千瓦级海上风电汇集系统分析与设计

摘要

针对大规模远距离的海上风力发电技术而言,风电场的造价十分昂贵,投资成本很高昂.每个风机发出的能量如何汇集送出能使全局成本达到最优受到关注,因此优化海上风电场汇集系统的经济性是一个研究重点问题.从海上风电场内部电气汇集系统的特征出发,根据海上风电汇集系统的经济性组成因素对各个经济性因素建立数学模型,以全局投资成本最低为目标,同时考虑损耗约束条件对汇集系统设计,并在此基础上优化海底电缆拓扑.对风机排布采用放射型模糊聚类算法RFCM (Radial Fuzzy C-Means)与最小生成树算法相结合.对风机进行模糊聚类分片后将聚类片区得出的风电机群的海底电缆分布路径采用Prim最小生成树算法进行优化找出电缆连接最小路径,得出最经济性的分布拓扑,此组合算法能够解决穷举法维数过多的问题,为海上风电汇集系统优化问题的提供了一种快速简洁的方法.在此算法的基础上考虑电缆损耗大小因素的约束,得出经济性优良且电缆线路损耗更小的设计方案.最后算例分析一个规划中的海上风电场,证明该组合优化算法与联合优化的有效性.