[发明专利]一种考虑礁石影响的潮汐流能发电场规划方法

说明书

本发明公开了一种考虑礁石影响的潮汐流能发电场规划方法，主要步骤为：1)获取基础数据。2)得到潮汐流速均值集合M。3)生成发电场机组布局初始样本和发电机的位置坐标。4)计算潮汐流能发电场的日等效投资成本。5)计算发电场的日发电量E。6)潮汐流能发电机进行分组7)计算考虑不可行区域的集电系统日等效投资费用。8)优化潮汐流能发电场规划方案。9)判断迭代是否终止。本发明可广泛应用于潮汐流能发电场的规划问题，能够为与潮汐流能发电场的规划和运行问题分析提供有益的参考。

技术领域

本发明涉及电力系统规划领域，具体是一种考虑礁石影响的潮汐流能发电场规划方法。

背景技术

能源危机及环境污染问题日趋严重，潮汐流能发电作为一种绿色环保、潜力巨大的海洋能利用形式得到世界各国的高度重视。为充分利用潮汐流能资源，常采用潮汐流能发电场的形式集中发电，欧美等国已建立MW级潮汐流能发电场，并投入商业运行。潮汐流能发电场规划设计是潮汐流能开发所要解决的关键问题，其直接关系到潮汐流能发电场的发电效率、投资成本及长期盈利能力。

实际海域中，礁石等不可行区域在潮汐流能发电场规划过程中是客观存在的，这些区域难以安装发电机和电缆，影响潮汐流能发电场的规划设计。另一方面，潮汐流过礁石等不可行区域，可以看作一个极为复杂的绕流问题，且在不可行区域后形成较长的尾流扰动区，在尾流区不但降低潮汐流速，而且还有强的湍流，对潮汐流能发电机运行非常不利。因此，如何充分考虑礁石等不可行区域对潮汐流能发电场规划的影响，成为潮汐流能发电场建设亟需解决的关键问题。

目前，在潮汐流能发电场规划方法研究中，现有技术公开的方法是：以一段时间内潮汐流电场单位发电费用最小为目标，首先，随机产生种群个体表征机组的布局方案。之后，针对每一个布局方案，考虑机组之间的尾流效应，计算潮汐流场的日发电量，并计算每一个布局方案的集电系统日等效投资费用。然后，计算每一个布局方案的适应度值和目标函数，依据遗传算法更新布局方案，再次计算目标函数。最后，比较前后两次目标函数值，相同则停止迭代计算，否则继续迭代计算。然而该方法主要针对理想海域进行的，无法直接应用到考虑不可行区域的潮汐流能发电场规划中。该方法的缺点是：忽略了不可行区域对潮汐流速的影响，过高估计潮汐流能的发电潜力，不利于潮汐流能能发电场资金的合理利用。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种考虑礁石影响的潮汐流能发电场规划方法，主要包括以下步骤：

1)获取潮汐流能发电场的基础数据。

进一步，所述潮汐流能发电场的基础数据主要包括：

n天内潮汐流能发电场在每天的24个时段的潮汐流速实测数据样本v_qt。q为天数序号。t为时段序号。

潮汐流能发电机的切入流速V_in、额定流速V_rated、切出流速V_out、额定输出功率P_rated、获能系数C_p、推力系数C_T、叶片直径D、叶片半径r₀和叶片扫过的面积A。

海水密度ρ和湍流系数I₀。

潮汐流能发电场的规划面积、潮汐流能发电机数量N_t、潮汐流能发电机单价C_u、潮汐流能发电机的经济寿命ns和折现率r。

潮汐流能发电场中发电机分组数γ和组内最大发电机数量n_limit。n_limit为组内最大发电机数量，由发电机额定功率和电缆最大载流量决定。

电缆的种类数L、各类电缆最大持续载流量I^l_rated和单位长度交流电阻R_l。l为电缆的序号。