[发明专利]一种分散式风电场风机优化布置系统及方法

说明书

所属技术领域

本发明属于分散式风力发电规划技术领域，尤其涉及一种分散式风电场风机优化布置系统及方法。

背景技术

风电的大规模集中开发带来消纳、弃风、限电问题。分散式风电不以大规模远距离输送为目的，所产生的电力就近接入电网并在当地消纳，具有减小输配电扩容带来的费用，提高电网的局部可靠性，改善电网电压等优点。然而，由于风能资源的随机性和波动性，风电场区域地形的复杂性，尾流效应及湍流强度的变化，接入变电站的限制使得分散式风机进行布置的复杂性成倍增加。

现有风机优化布置方法大都针对集中式风电场，且使用最多的是易陷入早熟和不成熟收敛的遗传算法，整个风场区域离散化可能会丢失一些较好的风电机组的安装位置。风机优化布置的目标函数大多选择考虑年发电量的经验函数，只考虑年发电量而未考虑运行年限。优化的约束条件也未考虑分散式风电相比集中式风电所特有的接入变电站的线路长度。尾流模型大多采用JENSEN草帽线性尾流模型，其尾流损失风速模型为一个顶帽形状，没有很好的考虑到湍流的影响，不能很好地反映出上游风机对下游风机的尾流影响。

发明内容

针对现有方法存在的不足，本发明提出一种分散式风电场风机优化布置系统及方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种分散式风电场风机优化布置系统，包括：

数据采集模块：用于获得拟建分散式风电场区域内测风塔的任意两个不同高度处的风速数据和风向数据，并将获得的数据均传送给DSP控制器；

地形图数据获取模块：用于根据SRTM数据或GDEM数据得到拟建分散式风电场区域的等高线地图和高程数据，并将该等高线地图和高程数据传送给DSP控制器；

DSP控制器：(1)从D5000系统接收拟建分散式风电场接入配电网的电气量信息数据并进行存储，同时将所述电气量信息数据送入潮流计算模块；所述电气量信息，包括配电网系统的网络结构、常规机组的旋转备用水平、负荷特性、无功补偿状况；(2)将从最大接入容量分析模块接收的多次拟建分散式风电场的最大接入容量进行加权修正后得到整个拟建分散式风电场接入配电网的容量；(3)根据整个拟建分散式风电场接入配电网的容量及预选风机的型号，确定拟建分散式风电场中风机布置的数量，并将该数量传送至风机优化布置计算模块(4)根据拟建分散式风电场区域的等高线地图和高程数据，建立拟建分散式风电场区域的地形图；(5)根据风速数据、风向数据和预选风机的参数，计算测风塔的风切变系数和风轮廓函数，进而计算出尾流损失，得到实际风速，最后算出威布尔分布函数，并发送至风机优化布置计算模块；(6)将风机优化布置计算模块给出的风机布置优化方案中各个风机的坐标设置在拟建分散式风电场区域的地形图的各相应位置上；(7)将布置了风机的拟建分散式风电场区域的地形图传至图形显示模块进行显示；

潮流计算模块：将拟建分散式风电场的节点视作PQ(V)节点，利用依次增加PQ(V)节点容量值的方法，分别进行拟建分散式风电场接入配电网后的多次潮流计算，并将每次的计算结果发送给最大接入容量分析模块，直至接到停止潮流计算命令；

最大接入容量分析模块：对于每次的潮流计算，当并网点电压不位于95～107％U_N范围内或者并网点频率不位于49.8～50.2Hz范围内时，则发送停止潮流计算命令至潮流计算模块，并利用本次潮流计算结果，计算出本次拟建分散式风电场允许接入的容量，即当次拟建分散式风电场的最大接入容量，并将该容量传送至DSP控制器；所述U_N表示节点的额定电压；

风机优化布置计算模块：用于根据风机优化布置的约束条件和目标函数，结合威布尔分布函数，利用禁忌入侵杂草算法优化布置风机位置，得到风机布置优化方案；

图形显示模块：用于对布置了风机的拟建分散式风电场区域的地形图进行显示。

采用所述的分散式风电场风机优化布置系统的分散式风电场风机优化布置方法，包括如下步骤：

步骤1：确定拟建分散式风电场区域，根据当地的风能资源情况、配电网的网络结构和负荷特性，确定拟建分散式风电场接入配电网的位置、容量及风机数量；

步骤1-1：根据当地的风能资源情况和电网接入条件，宏观确定一片区域，作为拟建分散式风电场区域；

步骤1-2：根据拟建分散式风电场区域的经纬坐标，找到对应的SRTM或GDEM数据文件，并处理生成拟建分散式风电场区域的地形图；