基于生成树算法的陆上风电场集电系统综合优化
发布时间：2020-12-11 12:37
为满足社会发展对能源的需求以及响应绿色发展的号召,近年来风力发电相关技术迅速发展。由于我国陆上风资源较为丰富,加之陆上风电场投资相对较低,另外工程安装较为容易且后期维护的费用也不高,因此陆上风电场近年来持续受到关注。要想得到设计更为合理的集电系统,有必要对陆上风电场进行针对性的研究。电缆连接结构、变电站位置以及电缆的型号选择都与风电场集电系统的优化设计关系紧密。考虑到陆上风电场的特性,需将地形、限制区域等影响因素纳入优化流程。不恰当的处理这些影响因素,将降低风电场的经济性,整个陆上风电场集电系统的安全运行也会受到影响。为了使各个风机产出的电能可以按照预期被收集到变电站,陆上风电场内的电缆应该满足载流容量的要求。另外还应考虑系统内各个元件组出现故障对系统可靠性的影响。基于以上描述,在国家自然科学基金项目(51707029)的支持下,本文提出了陆上风电场集电系统建设中能够进行优化的三种考量因素,并给出针对性的方法对风电场集电系统进行优化:(1)考虑地形的集电系统优化。该优化过程中考虑了地形对集电系统拓扑结构的影响,以电缆初始投资最低为优化目标。采用最小生成树的解决策略找出适合该地形条件下的...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
008年至2017年中国新增和累积风电装机容量[5]
第一章绪论3需要进行合理的优化设计，才能够降低整个风电场的初始设备投资。我国陆上风资源特别丰富，因而当前国内建设了大量的陆上风电场[11]。然而如今的风电场研究大多基于海上风电场，陆上风电场集电系统的设计规划缺乏理论指导；相比海上风电场，陆上风电场集电系统的优化工作还要考虑地形及环境政策的影响，所要考虑的因素更多。综上所述，为了提高大型陆上风电场的投资回报率，必须针对性的做出集电系统设计，设计时综合考虑电气设备选型、电气连接方式、变电站位置、地形及政策等多方面因素，使得陆上风电场集电系统的设计更加合理，达到减少投资、提高安全性的目的。图1-2风电场结构1.2国内外研究历史与现状风电经过多年的发展，当前对于集电系统的优化研究大致可以分为三类：设备类型、电压等级及系统接入方式的组合式优化，风机连接方式的优化，变电站位置及数量的优化。1.2.1设备类型、电压等级及系统接入方式的组合式优化风电集电系统拓扑结构经过发展，主要可以分为六种形式：链形结构、放射形结构、单边环形结构、双边环形结构、复合环形结构以及星形结构[12,13](具体如图1-3中所示)。其中链形结构和放射形结构无安全裕度的考虑，一旦上游的电缆出现故障，连接在该故障电缆后的风机将无法输送出风电，出于对设备保护的考虑会停止故障电缆下游风力发电机运行；但这种结构简单、电缆和施工成本也低，在当前大规模的风电场中被普遍使用。结构C、D、E的连接都考虑了安全裕度，即某处电缆故障时集电系统仍然可以正常运行；但由于所用的电缆数量增加明显使得整个结构的冗余度较高，且为了满足安全输电的条件对传输容量提出
适用于双馈风机的高精度的聚合模型。文献[20]则基于已有数据库记录的电气设备信息，对不同配置组合的风电场进行分析，得出经济性最好的集电系统配置。文献[21]提出了针对海上风电场集电系统的优化设计平台，风电场主要类型的电气元件及一些关键技术指标都作为输入参数，各种优化过程中设计方案都会以其总体成本作为目标函数的优化对象，最终筛选出成本最低的集电系统拓扑结构。与之相似，文献[22]尝试以不同的目标(系统损耗最低的目标，可靠性最高目标及成本最低目标)来设计风电场电气结构，并比较了不同优化结构的性能。图1-3集电系统典型结构其他方面，文献[23]用PSCAD仿真软件分析了风电场内部过电压幅值与合闸初相角、运行馈线数量和变压器位置的关系，以及过电压陡度与运行方式、母
【参考文献】：
期刊论文
[1]Simultaneous optimization of electrical interconnection configuration and cable sizing in offshore wind farms[J]. Mohsen SEDIGHI,Mohammad MORADZADEH,Osman KUKRER,Murat FAHRIOGLU. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(04)
[2]基于高斯分布的尾流模型研究[J]. 张忠伟,姚秀萍,常喜强,王海云. 风能. 2018(03)
[3]复杂地形风电场一体化优化设计研究[J]. 许昌,陈丹丹,韩星星,Wenzhong Shen,王长宝,石磊. 太阳能学报. 2017(12)
[4]风能资源评估方法综述[J]. 靳晶新,叶林,吴丹曼,陈小雨,张亚丽,饶日晟. 电力建设. 2017(04)
[5]基于粒子群算法的风电场集电系统优化设计[J]. 杨之俊. 电测与仪表. 2016(19)
[6]大型海上风电场集电系统网络拓扑优化设计[J]. 樊潇,卢永魁,黄玲玲,魏书荣. 电力系统及其自动化学报. 2016(07)
[7]基于蚁群迭代算法的近似测地线计算[J]. 龚燕,杨洁,吴微. 大连理工大学学报. 2015(01)
[8]基于测地线距离统计量的多工况间歇过程监测[J]. 郭小萍,李婷,李元. 化工学报. 2015(01)
[9]基于链形拓扑的海上风电场集电系统可靠性评估[J]. 王钤,杨苹,赵卓立,周少雄. 可再生能源. 2014(10)
[10]尾流对风电机组发电量影响分析[J]. 许霞,张小雷,孟庆茂. 风能. 2014(05)
博士论文
[1]中国新能源发展研究[D]. 张海龙.吉林大学 2014
硕士论文
[1]海上风电机组的尾流模型研究[D]. 白鹤.华北电力大学(北京) 2016
[2]我国风力资源分布及风电规划研究[D]. 宋婧.华北电力大学 2013
[3]大型海上风电场集电系统优化研究[D]. 陈宁.上海电力学院 2011
本文编号：2910538
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
008年至2017年中国新增和累积风电装机容量[5]
第一章绪论3需要进行合理的优化设计，才能够降低整个风电场的初始设备投资。我国陆上风资源特别丰富，因而当前国内建设了大量的陆上风电场[11]。然而如今的风电场研究大多基于海上风电场，陆上风电场集电系统的设计规划缺乏理论指导；相比海上风电场，陆上风电场集电系统的优化工作还要考虑地形及环境政策的影响，所要考虑的因素更多。综上所述，为了提高大型陆上风电场的投资回报率，必须针对性的做出集电系统设计，设计时综合考虑电气设备选型、电气连接方式、变电站位置、地形及政策等多方面因素，使得陆上风电场集电系统的设计更加合理，达到减少投资、提高安全性的目的。图1-2风电场结构1.2国内外研究历史与现状风电经过多年的发展，当前对于集电系统的优化研究大致可以分为三类：设备类型、电压等级及系统接入方式的组合式优化，风机连接方式的优化，变电站位置及数量的优化。1.2.1设备类型、电压等级及系统接入方式的组合式优化风电集电系统拓扑结构经过发展，主要可以分为六种形式：链形结构、放射形结构、单边环形结构、双边环形结构、复合环形结构以及星形结构[12,13](具体如图1-3中所示)。其中链形结构和放射形结构无安全裕度的考虑，一旦上游的电缆出现故障，连接在该故障电缆后的风机将无法输送出风电，出于对设备保护的考虑会停止故障电缆下游风力发电机运行；但这种结构简单、电缆和施工成本也低，在当前大规模的风电场中被普遍使用。结构C、D、E的连接都考虑了安全裕度，即某处电缆故障时集电系统仍然可以正常运行；但由于所用的电缆数量增加明显使得整个结构的冗余度较高，且为了满足安全输电的条件对传输容量提出
适用于双馈风机的高精度的聚合模型。文献[20]则基于已有数据库记录的电气设备信息，对不同配置组合的风电场进行分析，得出经济性最好的集电系统配置。文献[21]提出了针对海上风电场集电系统的优化设计平台，风电场主要类型的电气元件及一些关键技术指标都作为输入参数，各种优化过程中设计方案都会以其总体成本作为目标函数的优化对象，最终筛选出成本最低的集电系统拓扑结构。与之相似，文献[22]尝试以不同的目标(系统损耗最低的目标，可靠性最高目标及成本最低目标)来设计风电场电气结构，并比较了不同优化结构的性能。图1-3集电系统典型结构其他方面，文献[23]用PSCAD仿真软件分析了风电场内部过电压幅值与合闸初相角、运行馈线数量和变压器位置的关系，以及过电压陡度与运行方式、母
【参考文献】：
期刊论文
[1]Simultaneous optimization of electrical interconnection configuration and cable sizing in offshore wind farms[J]. Mohsen SEDIGHI,Mohammad MORADZADEH,Osman KUKRER,Murat FAHRIOGLU. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(04)
[2]基于高斯分布的尾流模型研究[J]. 张忠伟,姚秀萍,常喜强,王海云. 风能. 2018(03)
[3]复杂地形风电场一体化优化设计研究[J]. 许昌,陈丹丹,韩星星,Wenzhong Shen,王长宝,石磊. 太阳能学报. 2017(12)
[4]风能资源评估方法综述[J]. 靳晶新,叶林,吴丹曼,陈小雨,张亚丽,饶日晟. 电力建设. 2017(04)
[5]基于粒子群算法的风电场集电系统优化设计[J]. 杨之俊. 电测与仪表. 2016(19)
[6]大型海上风电场集电系统网络拓扑优化设计[J]. 樊潇,卢永魁,黄玲玲,魏书荣. 电力系统及其自动化学报. 2016(07)
[7]基于蚁群迭代算法的近似测地线计算[J]. 龚燕,杨洁,吴微. 大连理工大学学报. 2015(01)
[8]基于测地线距离统计量的多工况间歇过程监测[J]. 郭小萍,李婷,李元. 化工学报. 2015(01)
[9]基于链形拓扑的海上风电场集电系统可靠性评估[J]. 王钤,杨苹,赵卓立,周少雄. 可再生能源. 2014(10)
[10]尾流对风电机组发电量影响分析[J]. 许霞,张小雷,孟庆茂. 风能. 2014(05)
博士论文
[1]中国新能源发展研究[D]. 张海龙.吉林大学 2014
硕士论文
[1]海上风电机组的尾流模型研究[D]. 白鹤.华北电力大学(北京) 2016
[2]我国风力资源分布及风电规划研究[D]. 宋婧.华北电力大学 2013
[3]大型海上风电场集电系统优化研究[D]. 陈宁.上海电力学院 2011
本文编号：2910538
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