[发明专利]一种多维度约束风电场集电线路自动规划方法

说明书

本发明公开了一种多维度约束风电场集电线路自动规划方法，包括步骤：1)智能分区；2)区域内成本最优规划；3)线路跨区域规划全局成本最优；4)T接路径优化。本发明解决了传统NP算法“维数灾”、遗传算法、RRT快速搜索算法、蚁群算法等计算量大时间长问题，将大规模多数量的风电场集电线路规划问题，进行分区域，分层次各个击破，解决了集电线路规划的高强度、非线性、高时间复杂度的问题，使得风电场的规划可以可观、渐变的进行，并在多维度约束下进行自寻优，减少人为因素对规划结果的影响。

技术领域

本发明涉及风电场规划的技术领域，尤其是指一种多维度约束风电场集电线路自动规划方法。

背景技术

当前国内外风电场规划方法大都是结合具体工程实际的需要，由设计人员基于经验手工设计，集电线路规划需结合地形、道路规划，方可做到成本最优，然而受限制于设计人员的经验，规划水平参差不齐，集电线路成本偏差巨大。由此得到的集电系统电气方案难以获得较好的经济性。设计人员的经验水平对规划质量高低起到决定性的作用，对于大型复杂的风电场，设计周期较长，并且往往难以获得最优的集电线路拓扑方式。

各风机厂家的集电线路规划算法，往往都只能够规划距离最优拓扑，而无法规划出成本最优拓扑，也没有充分考虑复杂地形的三维最优路径，或者只考虑放射性区域划分而忽略了区域交互，规划结果常常无法达到成本最优的目的，且规划时间基本都在半小时以上。本算法借鉴人工设计思想，全面综合考虑了算法设计过程中遇到的各种实际问题，包括快速子区域划分，复杂地形的三维路径规划，成本最优拓扑，单双回路径，子区域交互，进行了多次降阶，将规划时间控制在10分钟之内。

风能作为一种重要的可再生能源越来越受到人们的广泛关注，风电场造价高，其中集电线路建设成本在整个风电场建设成本中高大10％，风电场电缆截面不同和集电系统拓扑结构的选择对集电系统成本影响甚重，而对于风机排列比较密集的大型风电场，设计人员往往需要做大量的计算工作，通过对比不同的拓扑结构，比较各个方案的成本，最终从中选择较优的方案，这个过程一般较为漫长，计算也比较复杂，规划结果很大程度上取决于设计人员的经验水平，得到的结果往往也不是最优的。

发明内容

本发明的目的在于解决人工设计时间长、难以多维度约束下经济性最优的困难，提出了一种多维度约束风电场集电线路自动规划方法，解决了传统NP算法“维数灾”、遗传算法、RRT快速搜索算法、蚁群算法等计算量大时间长问题，将大规模多数量的风电场集电线路规划问题，进行分区域，分层次各个击破，解决了集电线路规划的高强度、非线性、高时间复杂度的问题，使得风电场的规划可以可观、渐变的进行，并在多维度约束下进行自寻优，减少人为因素对规划结果的影响。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种多维度约束风电场集电线路自动规划方法，包括以下步骤：

1)智能分区

进行区域划分，将风电场中风机阵列以升压站为中心划分为多个放射性区域，并且对每个区域容量进行限制，风电场集电线路规划是一个多维度、非线性的规划问题，为了降低规划的复杂度，首先对全场的风机进行分组降阶处理，这样既符合人工设计规则，又能够起到降维作用，用计算机分类替代人工进行繁琐的分类工作，为了达到这一目的，采用模糊聚类算法；

2)区域内成本最优规划

对每个子区域构建图G(V,E)，将线路规划问题转换为图论问题，运用图论的数学方法获得各个子区域内的成本最优拓扑；

3)线路跨区域规划全局成本最优

增加对子区域之间可行路径进行探索，将区域间可行路径加入子区域成本最优树中，进行动态优化，获得最终的全场成本最优拓扑；

4)T接路径优化

以上获得的成本最优拓扑，并没有考虑T接交叉点的问题，而实际工程中存在一些T接方式，为此需将获得的线路拓扑进行T接优化，以获得经济型更优的集电线路连接拓扑。