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海上风电机组和集电网络的协调规划方法
Coordinated Planning Method for Offshore Wind Turbines and Collection Networks
| 作者 | 赖信 · 林舜江 · 梁宇涛 · 张海龙 · 刘明波 |
| 期刊 | 高电压技术 |
| 出版日期 | 2025年6月 |
| 卷/期 | 第 51 卷 第 6 期 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 技术标签 | 可靠性分析 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 海上风电场 风机微观选址 交流集电系统 拓扑优化 Benders分解法 折线处理海缆交叉 赖信 林舜江 梁宇涛 张海龙 刘明波 高电压技术 High Voltage Engineering |
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为提升海上风电场投资与运行的经济性，提出一种风电机组与集电网络的协调优化规划模型，以最大化年期望利润为目标，决策变量包括机组位置与容量、网络电压等级与拓扑、线路容量及升压站位置与变压器容量。模型引入考虑区域风向的尾流效应，并采用Benders分解法将混合整数非线性模型分解为主从问题迭代求解，结合海缆交叉折线处理提升计算效率。算例验证表明，该方法较传统方式在经济性、可靠性及求解效率方面更具优势。
为了合理对海上风电场(offshore wind farm,OWF)进行规划,提高OWF投资和运行的经济性,需要对海上风电机组和集电网络的规划进行研究.针对采用交流并网方式的OWF集电系统,建立了一个以最大化OWF集电系统年期望利润为目标的海上风电机组和集电网络协调优化规划模型,决策变量为风电机组的位置和容量、集电网络的电压等级和拓扑连接、集电线路的容量、海上升压平台的位置和变压器容量.模型中采用考虑区域风向的尾流效应模型来准确反映不同风电机组间尾流的影响.为求解协调规划模型,采用Benders分解法将原混合整数非线性规划模型分解为混合整数线性规划模型的主问题和二次规划模型的子问题,通过交替迭代求解以高效获得最优协调规划方案,并提出了采用折线处理海缆交叉的方法以提高模型的求解效率.最后,对2个装机容量分别为200 MW和1 000 MW的实际OWFs算例进行分析,结果表明:与集中式求解等方法相比,所提方法具有更高的求解效率,且所得OWF规划方案具有更高的经济性和可靠性.
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SunView 深度解读
该研究的协调规划方法对阳光电源的海上风电变流器产品线具有重要参考价值。首先，研究中的网络电压等级优化可用于指导我们的风电变流器电压等级设计;其次，考虑尾流效应的可靠性分析方法可集成到iSolarCloud平台,提升风电场运维效率。具体可应用于:1)风电变流器的电压等级与容量优化设计;2)基于PowerTitan的风储一体化系统规划;3)iSolarCloud平台的风电场布局与运维优化功能。这些应用将提升阳光电源风电产品的系统集成能力与经济性。