大型海上风电场集电系统拓扑结构优化与规划.pdf

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1、第37卷第9期电网技术Vol.37No.92013年9月PowerSystemTechnologySep.2013文章编号：1000-3673（2013）09-2553-06中图分类号：TM715文献标志码：A学科代码：470·4054大型海上风电场集电系统拓扑结构优化与规划符杨，吴靖，魏书荣（上海电力学院电气工程学院，上海市杨浦区200090）TopologyOptimizationandPlanningofPowerCollectionSystemforLarge-ScaleOffshore

2、WindFarmFUYang,WUJing,WEIShurong(ElectricPowerEngineering,ShanghaiUniversityofElectricPower,YangpuDistrict,Shanghai200090,China)ABSTRACT:Asanimportantcomponentofoffshorewind发电技术中可谓一枝独秀，并且在维持满足电力需farm,thedesignofthetopologyofpowercollectionnetworkis求和

3、保护环境两者的平衡中起着越来越重要的作closelyrelatedtothepathsandcrosssectionsofsubmarine用。一般而言，沿海地带经济发达，电力负荷较大，cables.Basedontwomostcommonstructures,namelythe而煤炭资源匮乏，土地资源珍贵，由此发展海上风radialstructureandthecirclestructure,andtakingthe[1]电成为一个极具吸引力的选择。电气系统是海上minimumcablecos

4、tastheobjective,aneconomicoptimizationmodelisestablishedandsolvedbysingleparentgenetic风电场主体部分，它贯穿风力发电始终包含有大量algorithm(SPGA).Theeconomyofthetwokindsofstructures的电气设备，在发电成本中占有很大的比重。但正isoptimizedbyactualcase,andthentwooptimalstructuresof是因其电气设备繁多，连接方式各异

5、，存在很大的themarechosenforreliabilityassessment.Combiningwiththe优化空间，才可以从设备选型、连接拓扑设计、电datafromquantitativeanalysisofeconomyandreliability,[2]压等级选择等方面入手进行系统优化设计。近年respectiveapplicationscopeofeachstructureisgiven.来有不少学者从设计、优化及评估等方面对集电系KEYWORDS:offshorewind

6、farm;powercollectionsystem;统的拓扑结构进行了初步研究，并提出了集电网络singleparentgeneticalgorithm;economicoptimization;[3-4]优化模型。文献[5-6]使用标准遗传算法对海上风reliabilityassessment电场电气系统进行了优化设计，得出了几套风电场摘要：集电网络是海上风电场电气系统的重要组成部分，其电气系统整体配置的优化方案。文献[7]对前述算法拓扑结构的设计选取与海底电缆的路径和截面密切相关。针特性进

7、行了分析。文献[8]在海上风电场基本电气结对集电网络常见的放射形、环形2种结构，以电缆成本最优构确定的基础上给出了冗余设计方法，并以成本最为目标，建立经济性优化模型，采用单亲遗传算法(singleparentgeneticalgorithm，SPGA)对模型进行求解，以实际案低为目标利用不同的算法对风电场内部电气连接例对2类结构的经济性进行优化，从中选取2种最优结构作进行了优化。可靠性评估，结合经济性及可靠性的定量分析数据，给出了文献[9-11]分析了海洋环境、电气环境及修复每种方案的各自适用范

8、围，为大型海上风电场集电网络规划时间、当地风能资源特性等影响海上风电场集电系提供了有效的优化方法。统可靠性的因素，对海上风电场集电系统可靠性进行关键词：大型海上风电场；集电系统；单亲遗传算法；经济了分析。文献[12]利用模糊C均值聚类(fuzzyCmeans，性优化；可靠性评估FCM)及图论技术对集电系统放射形结构进行了拓扑设计，通过蒙特卡洛方法评估了设计方案的可0引言靠性。近年来，风力发电发展迅速，在多种可再生能源此外，城市供水供气管道的拓扑设计原则与海上风电场集电系统中压电缆拓扑设计原则有相