羅正亮,劉懷西,張 敏,苗得勝

(明陽智慧能源集團股份公司,廣東省 中山市 528400)

0 引言

海上風(fēng)電具有大規(guī)模開發(fā)可行性高、資源豐富、發(fā)電利用小時數(shù)較大等優(yōu)點,目前我國海上風(fēng)電發(fā)展以潮間帶和近海為主,未來海上風(fēng)電將呈現(xiàn)規(guī)?；⒓夯?、深遠?；陌l(fā)展趨勢[1-4]。與陸上風(fēng)電投資以風(fēng)力發(fā)電機組(wind turbine generator,WTG)成本為主不同,海上WTG間距更大,電力輸送成本昂貴,集電系統(tǒng)投資占整個海上風(fēng)電場成本最高可至30%[5-6]。為降低海上風(fēng)電投資成本,集電系統(tǒng)拓撲優(yōu)化成為重要的技術(shù)方向之一。由于風(fēng)電機組額定容量存在增大的趨勢,當(dāng)單機容量發(fā)生變化時,集電系統(tǒng)的串組數(shù)量及單回路連接風(fēng)電機組個數(shù)將會產(chǎn)生較大的差異,進而對集電系統(tǒng)拓撲布置結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響,在保證計算效率的前提下,提高優(yōu)化算法的普適性及經(jīng)濟性將成為重點研究方向之一[7-8]。

在海上風(fēng)電場的實際建設(shè)過程中,大多數(shù)情況下海上風(fēng)電場都是針對單一風(fēng)電機型來進行集電線路的拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化的。但部分場址的風(fēng)資源情況屬性、特點決定了在此區(qū)域采用其他更有針對性的機型可使風(fēng)電場整體收益更高;然而當(dāng)風(fēng)電場的集電線路拓撲優(yōu)化涉及到多種機型時,原有拓撲優(yōu)化模型的約束條件將不再適用,需要考慮混搭場景下的回路數(shù)、回路間容量限制等限制因素;同時,多機型線路串并聯(lián)也會給集電線路系統(tǒng)整體的可靠性帶來一定挑戰(zhàn)。

基于此,本文從海上風(fēng)電場集電線路拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化的經(jīng)濟性與可靠性出發(fā),基于不同的混搭風(fēng)電機組場景,以拓撲優(yōu)化的總成本為目標(biāo)函數(shù),風(fēng)電機組混搭的限制因素作為約束條件,建立考慮混搭風(fēng)電機組的海上風(fēng)電場集電線路拓撲結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化方法。方法首先采用改進K-means算法實現(xiàn)對機組群以升壓站為中心的放射狀動態(tài)回路劃分;其次,通過改進Prim 算法生成各回路下的機組拓撲結(jié)構(gòu)解,通過多組拓撲結(jié)構(gòu)解生成多套拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案,然后綜合總成本篩選最佳方案;最后,通過多組海上風(fēng)電場混搭風(fēng)電機組案例驗證本文所提方法對混搭風(fēng)電機組拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有效性,為海上風(fēng)電場更為復(fù)雜的機組混搭場景提供自動化解決方案。

1 海上風(fēng)電場機組混搭場景分類

1.1 包含風(fēng)電機組樣機的混搭場景

海上風(fēng)電場的布機過程中,對于風(fēng)電場部分點位,可能根據(jù)風(fēng)資源情況、風(fēng)電場建設(shè)投資成本、新機型運行測試的目的,而在距風(fēng)電場中心的較為邊緣的位置,放置1到多臺其他型號的風(fēng)電機組或示范機型。包含風(fēng)電機組樣機的混搭場景如圖1所示。

圖1 包含WTG樣機的混搭場景Fig.1 Mix and match scenarios with example WTG models

1.2 不同機型的風(fēng)電機組分區(qū)域分布混搭場景

因海上風(fēng)電場規(guī)劃需求,如項目分期開發(fā)建設(shè),時間周期較長,且風(fēng)電新機型迭代速度快,每個開發(fā)周期中都可布置當(dāng)前周期下的最佳風(fēng)電機組機型;或是為給海上升壓站預(yù)留升級端口,都有可能在風(fēng)電場不同區(qū)域分塊布置不同的機型,不同區(qū)域中風(fēng)電機組數(shù)量相差不大,但有明顯的分塊布置的場景特點。不同機型的風(fēng)電機組分區(qū)域分布混搭場景如圖2所示。

1.3 不同機型的風(fēng)電機組錯列分布混搭場景

考慮到未來海上風(fēng)電場混搭風(fēng)電機組的一種較為極端的情況,即不同機型之間的穿插、交叉布置,以間隔的形式進行不同類型的混搭,此種混搭場景一般要求不同的機型在數(shù)量上相差較少。不同機型的風(fēng)電機組錯列分布混搭場景如圖3所示。

2 考慮風(fēng)電機組混搭的集電線路拓撲優(yōu)化方法

2.1 目標(biāo)函數(shù)

經(jīng)濟性和可靠性是海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)的重要考慮因素[9],其中經(jīng)濟性關(guān)系著風(fēng)電場的投資建設(shè)和運營維護成本;可靠性則影響風(fēng)電場的可靠運行時間和發(fā)電量;總成本則是對經(jīng)濟性和可靠性的總和考慮后的總費用成本,用于比較各個拓撲連接的最終成本,擇優(yōu)選擇最佳方案。

2.1.1 經(jīng)濟性成本

本文提出的經(jīng)濟性成本計算方法[10]如下:

式中:CE為經(jīng)濟性成本,元;N為所選擇的不同規(guī)格的海纜類型數(shù);CCi()為第i類海纜的單位成本,元/km;NCi()為第i類海纜的數(shù)量;L(i)為第i類海纜的總長度,km;J為開關(guān)的類型總數(shù)為第j類開關(guān)的投資成本,元;NS(j)為第j類開關(guān)的數(shù)量為電纜年平均運行維護成本,元為開關(guān)設(shè)備年運行維護成本,元;T為海上風(fēng)電場生命周期,a。

2.1.2 可靠性成本

可靠性成本即故障機會成本,指海上風(fēng)電場集電線路的可靠性對拓撲方案經(jīng)濟性的影響體現(xiàn)在收入的減少(原因可能包括系統(tǒng)設(shè)備故障、風(fēng)資源不足導(dǎo)致無法發(fā)電等),計算方法[11-13]如下:

式中:CR為可靠性成本,元;Pe為上網(wǎng)電價,元/(kW·h);P(N)為包含N臺風(fēng)電機組的海上風(fēng)電場的總?cè)萘?kW;n為海上風(fēng)電場的回路拓撲分支結(jié)構(gòu)數(shù)量;δ為海上風(fēng)電場的年利用率[14-15],該值與海上風(fēng)電場當(dāng)?shù)仫L(fēng)資源有關(guān),取值范圍為0～1,出于保守計算的目的,本文取1;n(i)為第i個回路下的風(fēng)電機組臺數(shù);P(n(i))為第i個回路下的風(fēng)電機組等效容量,kW;ELGC(i)為第i個回路下發(fā)生各種故障時所能發(fā)出的功率值,kW。

2.1.3 總成本

為充分考慮對海上風(fēng)電場拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化的經(jīng)濟性與安全性,在盡可能降低電纜投資、維護成本的基礎(chǔ)上,確保拓撲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,因此該方法的總成本將經(jīng)濟性與可靠性成本之和作為總目標(biāo)函數(shù):

式中:CS為海上風(fēng)電場的總成本,元;CR為海上風(fēng)電場集電線路的可靠性成本,元;CL為海上風(fēng)電場集電線路的用海占地投資,元/a;kof為可靠性權(quán)重,該參數(shù)主要與海上風(fēng)場的風(fēng)資源情況有關(guān),風(fēng)資源豐富程度與該值成正比例關(guān)系,取值范圍一般為1～10。

2.2 約束條件

集電線路拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過程需要結(jié)合實際施工、敷設(shè)、安全條件,并添加部分約束。

(1) 海纜載流量限制。

海纜選型時需要保證其下游風(fēng)電機組群在滿發(fā)功率下所產(chǎn)生的電流值不得大于所選海纜規(guī)格對應(yīng)的載流量限制[16]:

式中:Ij為第j段海纜的載流量,A;Pi為第j段海纜下游第i臺風(fēng)電機組的額定功率,kW;U為海纜的電壓等級,kV;cosφ為功率因數(shù),一般取0.95。

(2) 回路最大容量限制。

在傳統(tǒng)的單一機型海上風(fēng)電場集電線路拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化中,由于風(fēng)電機組機型一致,通過所給定的最大海纜規(guī)格下的載流量,就可推斷出回路中可連接的最大風(fēng)電機組數(shù);但在混搭過程中,不同容量的風(fēng)電機組存在不同的搭配組合,通過回路可連接最大風(fēng)電機組數(shù)難以判斷,然而可采用回路最大容量對回路可連接風(fēng)電機組進行限制[17]:

式中:Pmax(i)為第i個回路所能承受的最大容量,kW;Imax(i)為第i個回路下的海纜最大載流量,A。

(3) 不同回路間容量差值限制。

從安全性角度出發(fā),為保證不同回路間的功率平衡,避免出現(xiàn)不同回路所攜帶風(fēng)電機組容量差距過大的情況,需要限制不同回路間的風(fēng)電機組容量差值。在單一機型的海上風(fēng)電場集電線路設(shè)計中,由于機組額定功率一致,可將此約束簡化為限制不同回路所連接風(fēng)電機組數(shù)量的差值,一般取1～2臺風(fēng)電機組[18]。

但在混搭風(fēng)電機組過程中,因為混搭的機型各不相同,混搭的機型種類較多(一般2～3種機型),機型間額定功率差值可能較大。若單純地依靠機組數(shù)量及1～2臺機組額定功率進行此約束的限制,不太合理;且以何種機型的額定功率作為容量差值約束的參考也是一個需要討論的問題。因此,為體現(xiàn)多種風(fēng)電機組機型的混搭,盡可能多地提供混搭風(fēng)電機組下的集電線路拓撲結(jié)構(gòu),將不同回路間的容量差值限制設(shè)置為不同機型的機組額定功率之和:

式中:ΔP為不同回路間的容量差值,kW;Ptype(i)為第i種機型的風(fēng)電機組額定功率,kW;Ntype為該海上風(fēng)電場存在的風(fēng)電機組機型數(shù)量。

(4) 海纜不可交叉限制。

海上風(fēng)電場的集電線路拓撲結(jié)構(gòu)中應(yīng)當(dāng)盡量不存在海纜交叉的情況[19],即有

式中:iC、jC分別表示對應(yīng)的第iC、jC段海纜;xL1(iC)、xL2(iC)、yL1(iC)、yL2(iC)分別為第iC段海纜兩端機組的坐標(biāo)(橫縱坐標(biāo));xL3(jC)、xL4(jC)、yL3(jC)、yL4(jC)分別為第jC段海纜兩端機組的坐標(biāo)(橫縱坐標(biāo));Ncable為海纜的總根數(shù)。

(5) 海纜冗余長度與水深敷設(shè)限制。

海上風(fēng)電場實際施工所用到的海纜長度應(yīng)該在計算長度的基礎(chǔ)之上,考慮到機組水深垂直段的J型管敷設(shè)及每段海纜的冗余長度。

2.3 基于放射狀聚類的改進K-means 算法

K-means算法在解決聚類問題時具備快速、高效的優(yōu)勢,可作為集電線路拓撲優(yōu)化中對風(fēng)電機組群劃分片區(qū)的算法使用;但是該算法的聚類質(zhì)量對聚類個數(shù)及初始聚類中心的選取較為依賴,因此本文首先采用密度原則與最大最小距離原則對Kmeans算法進行改進優(yōu)化[20],同時以海上風(fēng)電場升壓站作為劃分片區(qū)的中心參與到聚類過程中,使改進后的K-means算法形成以升壓站為中心的進行片區(qū)劃分的放射狀聚類結(jié)果[21-22]。在不同的風(fēng)場中,經(jīng)過改進后的K-means算法可較好地根據(jù)升壓站位置、升壓站與周邊機組群分布的位置關(guān)系,動態(tài)地進行集電線路中回路、片區(qū)的初始劃分。

做出聚類中心O與升壓站間的線段(可用矢量B代替),再做出連接WTG 與升壓站的矢量D,根據(jù)B、D間的夾角α計算WTG 與簇類中心的距離Dn,如圖4所示。

對Dn計算如下:

式中Dmax為聚類最大距離閾值。

通過更改K-means算法的距離更新公式,使位于矢量B靠近升壓站一側(cè)的風(fēng)電機組盡可能劃分到一個片區(qū)內(nèi),形成以升壓站為中心的放射狀聚類。

2.4 求解最優(yōu)連接路徑的改進Prim 算法

通過2.3節(jié)可實現(xiàn)對集電線路以升壓站為中心的放射狀聚類、片區(qū)劃分,但針對每個片區(qū)內(nèi)的機組,通過何種拓撲結(jié)構(gòu)連接,能使片區(qū)內(nèi)的海纜投資成本較低,傳統(tǒng)的辦法即通過Prim 算法,根據(jù)Delaunay三角剖分獲得風(fēng)電機組群不同的連接路徑,比較不同路徑方案下的權(quán)重總和來獲得最優(yōu)拓撲方案。

但在集電線路拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化中,上一段海纜的權(quán)重會隨著下游的拓撲結(jié)構(gòu)改變而改變,且傳統(tǒng)Prim 算法的權(quán)重僅能考慮距離卻無法考慮因下游結(jié)構(gòu)變動引起的電纜總成本變化,因此本方法使用改進Prim 算法進行拓撲內(nèi)最佳路徑尋優(yōu)。求解流程如下:

設(shè)集合S={當(dāng)前片區(qū)機組點集,機組升壓站坐標(biāo)},依據(jù)Delaunay對集合S進行三角剖分,將剖分結(jié)果設(shè)為點集Y,并找到該片區(qū)內(nèi)距離升壓站最遠的機組點位Site(i);根據(jù)點集Y求出Site(i)至升壓站的所有路徑,根據(jù)每條路徑經(jīng)過的點數(shù)判斷是否存在T接的可能,若不存在T接,則計算當(dāng)前路徑下的海纜投資成本,放入結(jié)果集R中;若部分點位存在T 接的可能,對于這些點位尋找距離較近的、合適的T 接點位,隨后補充不同路徑解下計算對應(yīng)的成本,放入結(jié)果集R中;對R結(jié)果集進行綜合比較,擇優(yōu)選擇經(jīng)濟性最高的拓撲結(jié)構(gòu)解。

2.5 動態(tài)交叉后優(yōu)化策略

風(fēng)電機組混搭場景下的集電線路拓撲優(yōu)化中,考慮到實際海纜敷設(shè)、給定海纜載流量大小及集電線路拓撲結(jié)構(gòu)安全性的情況,需要對不同回路之間的容量差值限制約束給予較高的優(yōu)先級,因此可能會帶來集電拓撲結(jié)構(gòu)中存在部分海纜交叉的情況。出于集電線路拓撲結(jié)構(gòu)安全性與經(jīng)濟性的進一步考慮,需要在保證集電線路拓撲結(jié)構(gòu)安全性的基礎(chǔ)上,盡量減少、避免海纜的交叉現(xiàn)象,因此需要采用海纜的動態(tài)交叉后優(yōu)化策略,對部分交叉的點位、線段進行優(yōu)化處理。

動態(tài)交叉后優(yōu)化流程如下:

(1) 在已有的集電線路拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案解集中選擇總成本最小的方案,判斷是否存在海纜交叉的情況。若有,則跳到步驟(2);若無,則跳到步驟(5)。

(2) 識別該方案中存在交叉的海纜線段,通過海纜線段定位相應(yīng)的機組點位、片區(qū)回路,將涉及交叉的片區(qū)回路內(nèi)的所有機組從原有的方案結(jié)果中提取出來,置為點集S,設(shè)點集S中包含k個回路下的機組。

(3) 隨機打亂點集S中的機組順序,對點集S采用2.3、2.4節(jié)的算法,形成以升壓站為中心的、考慮升壓站與S中機組位置關(guān)系的動態(tài)回路劃分;針對每回路內(nèi)的機組,進行回路內(nèi)的最優(yōu)機組連接路徑計算。

(4) 重復(fù)步驟(3),直到點集S路徑結(jié)果當(dāng)中不存在海纜交叉的情況,并將點集S的劃分、路徑輸出結(jié)果返回至原有的集電線路拓撲優(yōu)化方案中。

(5)輸出當(dāng)前方案下的結(jié)果。

3 案例分析

3.1 包含風(fēng)電機組樣機的混搭場景案例

以國內(nèi)某海上風(fēng)電場項目為例,風(fēng)電場規(guī)劃容量為350MW,主體采用74臺單機容量為4.5MW的機組,另外在風(fēng)電場的東北、東南、西南角分別布置1臺單機容量為9MW 的機組,機組間距符合海上風(fēng)電場布機要求,升壓站位于風(fēng)場較居中的位置。該項目案例所選用的海纜及相關(guān)參數(shù)如表1所示。

該海上風(fēng)電場可靠性權(quán)重取為3,生命周期取為25a,上網(wǎng)電價為0.42元/(kW·h),主要設(shè)備的可靠性參數(shù)如表2所示。

表2 主要設(shè)備可靠性參數(shù)表1Table 2 Reliability parameter table 1 of main equipments

采用改進K-means及改進Prim 算法對該混搭場景進行交叉優(yōu)化處理前后的拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果如圖5、表3所示。

表3 拓撲優(yōu)化經(jīng)濟性結(jié)果表Table 3 Economic result table 1 for topology optimization

圖5 拓撲優(yōu)化結(jié)果示意圖1Fig.5 Diagram 1 of the topology optimization results

從圖5的對比結(jié)果可看出,交叉優(yōu)化處理前后都可實現(xiàn)包含樣機下的海上風(fēng)電場風(fēng)電機組混搭集電線路拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化,各回路間滿足容量差值約束。但圖5(a)中存在幾處較為明顯的海纜交叉情況,對該場景下的集電線路拓撲結(jié)構(gòu)安全性帶來一定的隱患,同時也會增加實際的施工難度與時間周期。通過采用交叉優(yōu)化處理算法對海纜交叉處的回路進行二次聚類、最佳路徑計算,實現(xiàn)海纜零交叉的基礎(chǔ)上,可減少6.22km 的海纜總長度,帶來投資成本2.09%的下降,在25a的海上風(fēng)電場生命周期中減少193.65萬元的可靠性成本。

3.2 不同機型的風(fēng)電機組分區(qū)域分布混搭場景案例

風(fēng)電場規(guī)劃容量為335.5MW,要求不同機型分塊均勻布置,在風(fēng)場的左側(cè)部分布置31臺單機容量為4.5MW 的機組;在風(fēng)場右上角布置14臺單機容量為5.5MW 的機組;在風(fēng)場右下角布置14臺單機容量為8.5MW 的機組。機組間距符合海上風(fēng)電場布機要求,升壓站布置在風(fēng)場較居中位置。該項目案例所選用的海纜及相關(guān)參數(shù)如表4所示。

表4 海纜參數(shù)表2Table 4 Parameter table 2 of submarine cables

該海上風(fēng)電場可靠性權(quán)重取為4,生命周期取為25a,上網(wǎng)電價為0.42元/(kW·h),主要設(shè)備的可靠性參數(shù)如表5所示。

表5 主要設(shè)備可靠性參數(shù)表2Table 5 Reliability parameter table 2 of main equipments

采用改進K-means及改進Prim 算法對該混搭場景進行交叉優(yōu)化處理前后的拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化,其優(yōu)化結(jié)果如圖6、表6所示。

表6 拓撲優(yōu)化經(jīng)濟性結(jié)果表2Table 6 Economic result table 2 for topology optimization

圖6 拓撲優(yōu)化結(jié)果示意圖2Fig.6 Diagram 2 of the topology optimization results

在不同機型分區(qū)域布置的風(fēng)電機組混搭場景中,本文所提方法可有效實現(xiàn)該場景下的集電線路拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化;相較于存在海纜交叉的優(yōu)化結(jié)果,對海纜進行交叉優(yōu)化處理后,可減少5.83%的投資成本,減少7.14km 下的海纜總用量,在25a內(nèi)的海上風(fēng)電場生命周期中可減少161.68萬元的海纜占海用地成本與1111.25萬元的海纜維護成本。

3.3 不同機型的風(fēng)電機組錯列分布混搭場景案例

不同類型的風(fēng)電機組錯列布置,是海上風(fēng)電場風(fēng)電機組混搭的一種較為復(fù)雜的情況。針對此種類型,每回的拓撲優(yōu)化中都涉及1種以上的機型,較為考驗拓撲優(yōu)化算法的優(yōu)化能力。該風(fēng)電場規(guī)劃容量為400MW,平均水深25m,海纜冗余系數(shù)取1.05。要求多種機型之間均勻錯列布置,分別采用28臺單機容量為5.5MW 的機組、14臺單機容量為8MW 的機組、13臺單機容量為10MW 的機組,機組間距符合海上風(fēng)電場布機要求。該項目案例所選用的海纜及相關(guān)參數(shù)如表7所示。

表7 海纜參數(shù)表3Table 7 Parameter table 3 of submarine cables

該海上風(fēng)電場可靠性權(quán)重取為5,生命周期取25a,上網(wǎng)電價為0.42元/(kW·h),主要設(shè)備的可靠性參數(shù)如表8所示。

表8 主要設(shè)備可靠性參數(shù)表3Table 8 Reliability parameter table 3 of main equipments

采用改進K-means及改進Prim 算法對該混搭場景進行交叉優(yōu)化處理前后的拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果如圖7、表9所示。

表9 拓撲優(yōu)化經(jīng)濟性結(jié)果表3Table 9 Economic result table 3 for topology optimization

圖7 拓撲優(yōu)化結(jié)果示意圖3Fig.7 Diagram 3 of the topology optimization results

針對不同機型錯列交叉布置的風(fēng)電機組混搭場景,在考慮不同回路間的容量差值限制下可實現(xiàn)該場景下的集電線路拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化。但若不對海纜進行交叉優(yōu)化處理,可看出圖7(a)中存在較為明顯的海纜交叉現(xiàn)象。在交叉優(yōu)化處理前后對海纜的投資成本、占海用地成本、維護成本及可靠性成本的減少可分別達1.88%、5.97%、1.32%、7.22%的幅度;同時存在的海纜交叉現(xiàn)象會增加風(fēng)電場中集電線路拓撲結(jié)構(gòu)隱形的經(jīng)濟性成本及維護隱患,在海纜敷設(shè)實際情況中需考慮更多的限制性因素,后續(xù)維護復(fù)雜程度更高、實際成本更大,因此在實際的集電線路拓撲結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡量避免海纜交叉的情況出現(xiàn)。

4 結(jié)論

針對傳統(tǒng)集電線路拓撲設(shè)計方法無法適應(yīng)混搭風(fēng)電機組或搜索效率低下的問題,本文提出了一種改進算法,能實現(xiàn)復(fù)雜場景的拓撲結(jié)構(gòu)快速搜索,同時建立完善的成本模型以評估拓撲優(yōu)劣。通過對3個典型海上風(fēng)電場混搭風(fēng)電機組場景的案例分析,得到如下結(jié)論:

(1) 海纜初期投資成本為解決方案總成本的主要組成部分,在拓撲設(shè)計中應(yīng)著重關(guān)注海纜用量。

(2) 可靠性模型對方案經(jīng)濟性及方案篩選的影響較大,基于海纜等設(shè)備的往期運維情況進行設(shè)備選型,對于項目整體經(jīng)濟性很有意義。

(3) 基于混搭風(fēng)電機組的海上風(fēng)電場集電線路拓撲優(yōu)化,因涉及較多約束條件,在優(yōu)化過程中較容易發(fā)生海纜交叉情況,本文所提方法在面對混搭場景下可有效實現(xiàn)對集電線路拓撲結(jié)構(gòu)的動態(tài)優(yōu)化,保證線纜零交叉,提升拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的經(jīng)濟性與安全性,對更加復(fù)雜的混搭風(fēng)電機組集電線路拓撲優(yōu)化研究具有一定的指導(dǎo)意義。

隨著海上風(fēng)電朝著深遠海的方向發(fā)展,將進一步擴大場外送出海纜對風(fēng)電場整體建設(shè)、投資成本的影響,對送出海纜的合理規(guī)劃顯得尤為必要;同時,風(fēng)電場升壓站的不同位置也影響著場內(nèi)集電線路的拓撲方案設(shè)計與送出海纜規(guī)劃。但在本文方法中并未對此進行考慮,后續(xù)將把升壓站選址、場外送出海纜規(guī)劃作為優(yōu)化對象,與場內(nèi)集電線路拓撲優(yōu)化共同組成對海上風(fēng)電場集電線路的全生命周期優(yōu)化,有效實現(xiàn)海上風(fēng)電場投資建設(shè)過程中的降本。