申请/专利权人：电子科技大学中山学院

申请日：2023-09-25

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN116976153B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F111/04;G06F113/06;G06F113/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2023.11.17#实质审查的生效;2023.10.31#公开

摘要：本发明涉及海上风电场技术领域，尤其涉及一种基于一体化模型的海上风电场升压站选址方法，本发明通过构建约束条件下的目标模型求解电缆连接拓扑，建立电缆连接拓扑与电缆截面积的关联模型，求解最优电缆截面积，并且对目标模型进行优化得到优化目标模型，构建优化目标模型的等效约束函数，基于风电场的规模面积的大小调整最优性间隙阈值，并对所述等效约束函数进行求解获取升压站坐标，实现了对风电场的全生命周期的成本进行连续域内的变电站和电缆拓扑连接的一体化建模并根据风电场的实际情况进行计算结果的选择性输出，提高了升压站位置选取的准确性以及模型计算的计算效率。

主权项：1.一种基于一体化模型的海上风电场升压站选址方法，其特征在于，包括：步骤S1，获取风电场中所有风机的坐标以及风机的电气参数并存储至样本数据库，所述电气参数包括风机的额定功率；步骤S2，建立约束条件下的目标模型并对目标模型的优化变量进行优化，用以求解满足各约束条件时的电缆连接拓扑；步骤S3，建立电缆连接拓扑与电缆截面积的关联模型，并基于所述关联模型求解最优电缆截面积；步骤S4，对所述目标模型进行优化得到优化目标模型，构建所述优化目标模型的等效约束函数用以求解升压站坐标；步骤S5，基于风电场的规模面积的大小调整最优性间隙阈值，并对所述等效约束函数进行求解，在所述等效约束函数的最优性间隙小于所述最优性间隙阈值时停止求解，获取所述等效约束函数中输出的升压站坐标；所述步骤S2中，所建立的目标模型由式1表示， 公式1中，Costmin为总成本，为第i风机与第j风机之间电缆安装以及占用海域的成本，其基于单位长度的电缆安装和占用海域的成本与电缆的连接关系参数的乘积所确定，表示第i风机与第j风机之间连接电缆的电缆截面积为k时的电缆费用，其基于第i风机与第j风机之间连接电缆的电缆截面积为k时的单位成本所确定，为第i风机与第j风机之间所连接电缆的电缆截面积为k时电缆的损耗参量；所述步骤S2中，所述目标模型的约束条件包括，能量约束条件，包括各所述风机之间输送的能量最大值需小于风机之间所连接电缆的最大载流量；线路约束条件，单个风机仅有一条输入线路且能存在若干条输出线路，在单条线路上，电缆截面积相同；所述目标模型中，第i风机与第j风机之间连接电缆的电缆截面积为k时的电缆费用由式3表示， 式3中，为第i风机与第j风机之间电缆截面积为k时的单位成本，Li,j,k表示电缆截面类型参数，用以表示第i风机以及第j风机所连接电缆的电缆截面积为k时所需电缆的长度；所述目标模型中，第i风机与第j风机之间所连接电缆的电缆截面积为k时电缆的损耗参量由式4表示， 式4，NY表示风电场运行周期，Ce为每度电的单价，df为设定的折现率，t表示时间参数，τΔPmax为设定的等效满发小时数，Rci,j,k为第i风机与第j风机之间所连接电缆的电缆截面积为k的电缆的单位长度电阻，Irated为风机的额定功率，Yk表示能量损失参数，根据电缆所承载的风机个数所确定；所述步骤S3中，建立电缆连接拓扑与电缆截面积的关联模型，其中，所述关联模型由式5表示，minCtotalTypek,Is→Type_bests5式5中，CtotalTypek,Is表示关联目标函数，关联目标函数由式6表示， 式6中，表示电缆截面积为k时电缆安装以及占用海域的成本，表示连接电缆的电缆截面积为k时的电缆费用，Rk表示电缆截面积为k时的电阻；所述步骤S4中，所述优化目标模型由式7表示， 式7中，表示电缆截面积为k时电缆安装以及占用海域的成本，表示电缆截面积为k时的单位成本，Ik表示电缆截面积为k时的电缆载流量，Rk表示电缆截面积为k时的电缆单位距离电阻，Lk表示电缆截面为k时电缆的长度，Nn表示风机的总数量，NY表示风电场运行周期；所述步骤S4中构建所述优化目标模型的等效约束函数由式8表示， 式8中，Dni,j表示第i风机与第j风机之间距离的平方，Dn1,i表示升压站与第i风机的距离，Dni,1表示第i风机与升压站的距离，Xti表示第i个风机的x轴坐标，Xtj表示第j个风机的x轴坐标，Yti表示第i个风机的y轴坐标，Ytj表示第j个风机的y轴坐标，Xs表示升压站的x轴坐标，Ys表示升压站的y轴坐标，FiXs表示第一取值函数，GiYs表示第二取值函数，求解第一取值函数以及第二取值函数获取最优解时的取值，以获得升压站坐标。

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