[发明专利]一种海上风电场集电线路设计方法

说明书

本发明公开了一种海上风电场集电线路设计方法，该方法依据贪心策略生成每回集电线路对应的节点链，并通过引入随机节点来保证解的全局性，避免陷入局部最优；可在数秒之内完成数万种集电线路方案构造和比选，快速生成优化的、符合设计规则的集电线路方案，相对于现有海上风电场集电线路设计方法，计算时间大大缩短。此外，还可以通过合理选择风机节点矩阵C_N×Q中Q的值来控制搜索解空间的大小，实现时间开销和全局性的平衡。

技术领域

本发明涉及风电场线路规划领域，具体涉及一种海上风电场集电线路设计方法。

背景技术

在海上风电场工程建设中，海缆所占成本较高，且受集电线路方案影响较大。传统设计方法是，由设计人员根据经验进行手工设计。受设计人员的工作经验、设计周期等因素影响，设计方案通常难以达到较好的经济性。集电线路布置方案的优化对降低海上风电场投资具有重要意义。

海上风电场集电线路在拓扑布局上，多采用投资少、结构简单的链式布局，该种布局能满足可靠性要求，在国内外工程中应用最为广泛；考虑施工、检修等因素，集电线路在布局时应尽量避免相互交叉；此外，考虑海上升压站配置两台主变时负荷分配均衡，各回集电线路的所带风机台数也应尽量均衡。现有研究成果中，有采用扇区分组、模糊聚类等方法实现海上风电场集电线路自动布局，但计算时间较长，应对不同类型风机布置的优化效果差异较大。

发明内容

为解决背景技术中现有海上风电场集电线路设计方法计算时间长的问题，本发明提供了一种海上风电场集电线路设计方法，具体技术方案如下。

一种海上风电场集电线路设计方法，包括如下步骤：

S1、从Ω中随机获取一个节点P_i，m并将节点P_i，m添加到节点链L_i，并将节点P_i，m从节点集Ω中剔除；其中，Ω为包含所有风机节点的初始风机节点集，L_i为第i回集电线路的风机节点链；

S2、按照如下规则在节点矩阵C_N×N或C_N×Q中依次搜索节点P_i，m的邻近节点：

若搜索到的邻近节点则跳过该邻近节点，继续搜索下一个邻近节点，直至搜索到的邻近节点∈Ω；

若搜索到的邻近节点∈Ω，则将该邻近节点添加到节点链L_i，并将其从节点集Ω中剔除；

若Ω中不存在P_i，m的邻近节点，则将节点链L_i添加到集合S，i的值加1，返回步骤S1；

其中，C_N×N，C_N×Q为节点间距递增的风机节点矩阵，N为风机节点数，Q为整数且2＜Q＜N，i＝1,2,3…；

S3、按照S2的规则，分别搜索节点链L_i中两个端点的邻近节点，从中选取距离相应端点最近的邻近节点，将该最近的邻近节点添加到节点链L_i的相应侧，从而形成新的端点，并将选取的邻近节点从节点集Ω中剔除；

S4、重复步骤S3；当N_Li＝N_max时，将节点链Li添加到集合S，i的值加1，返回步骤S1；N_Li为节点链L_i中的节点数量，N_max为单回集电线路最大风机台数；

S5、重复步骤S1－S4，直至节点集Ω为空，将此时集合S中的节点链定义为可行解；

S6、计算可行解的成本；

S7、重复步骤S1-S6，判断当前次迭代得到的成本是否小于上一次迭代得到的成本：