CN105656076A - 海上风电场海缆布线的获取方法 - Google Patents
海上风电场海缆布线的获取方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105656076A CN105656076A CN201510832990.XA CN201510832990A CN105656076A CN 105656076 A CN105656076 A CN 105656076A CN 201510832990 A CN201510832990 A CN 201510832990A CN 105656076 A CN105656076 A CN 105656076A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electric field
- wind electric
- branch road
- marine wind
- adjacency matrix
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H02J3/386—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
- H02G9/00—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water
- H02G9/02—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water laid directly in or on the ground, river-bed or sea-bottom; Coverings therefor, e.g. tile
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明涉及一种海上风电场海缆布线的获取方法,包括:根据海上风电场电气连接图,获得海上风电场各节点间的邻接矩阵,以邻接矩阵表示电气连接图中的拓扑方式和节点之间的支路权值;根据Dijkstra算法获得最短路径图,并根据支路两端点的最短路径计算每条支路的影响系数;将邻接矩阵中支路的权值乘以对应的影响系数,得到该支路的权值,组成新的邻接矩阵;对得到的新的邻接矩阵,利用Prim算法,以树的顶点为主导获得最小生成树W;根据直流潮流方程计算每条海缆的电流值,选择海缆型号,使海缆的载流量参数大于计算出来的电流值,确定每段海缆的参数值,计算该最小生成树的海缆投资成本。
Description
技术领域
本发明属于电力系统新能源发电领域,尤其涉及一种海上风电场在选择风电机组之间及风电机组和海上升压站之间的海缆布线的获取方法。
背景技术
树形集电系统拓扑连接方式因其结构简单、接线灵活等优点,在海上风电场中应用较多。集电系统拓扑优化,其物理意义是希望找到海缆长度最优的集电系统拓扑连接方式,认为这时成本也能达到最优。常用的优化方法是最小生成树算法,其基本思想是以海上升压站为根节点,其余风电机组为叶节点,以每条路径的长度为权重值,寻找一个边的长度总和最小的树。
由于海缆总投资成本包括长度和截面积两个重要因素,因此,规划设计集电系统连接方式的一大难点在于如何改进最小生成树算法以综合考虑长度和截面积因素。从已公开的文献资料来看,现有方法常见以下缺陷:
在最小生成树搜索过程中,各边的权值为边的长度值,出于使权值总和最小的目的,容易舍弃离海上升压站近的长边、而去选择短边为支路,这样做可能导致很长的支路从而汇集大电流,最终影响海缆的总投资成本。而某些离海上升压站较远的短边,虽然其长度值较小,但要经过较远的路径才能到达海上升压站,所以即使开始较小的电流,也会对其到升压站路径中的海缆截面产生较大的影响。
发明内容
综上所述,确有必要提供一种能够克服上述缺陷的海上风电场海缆布线的获取方法。
一种海上风电场海缆布线的获取方法,包括:根据海上风电场电气连接图,获得海上风电场各节点间的邻接矩阵,以邻接矩阵表示电气连接图中的拓扑方式和节点之间的支路权值;根据Dijkstra算法获得海上风电场电气连接图的最短路径图,并根据支路两端点的最短路径计算每条支路的影响系数;将邻接矩阵中支路的权值乘以对应的影响系数,得到该支路的权值,组成新的邻接矩阵;对得到的新的邻接矩阵,利用Prim算法,以树的顶点为主导获得最小生成树W;以及根据直流潮流方程计算每条海缆的电流值,选择海缆型号,使海缆的载流量参数大于计算出来的电流值,确定每段海缆的参数值,计算该最小生成树的海缆投资成本。
相对于现有技术,本发明提供的海上风电场海缆布线的获取方法,利用基于Dijkstra算法赋权的最小生成树算法,对集电系统拓扑连接方式进行优化。通过计算每条树枝的影响系数来赋予新的权值,从而综合考虑长度和截面积因素,得到总投资成本最低的海缆连接方式。本发明所提出的算法易于操作、具有普适性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的海上风电场海缆布线的获取方法的流程图。
具体实施方式
下面根据说明书附图并结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细表述。
本发明的特点在于利用基于Dijkstra算法赋权的最小生成树算法对集电系统拓扑连接方式进行优化。计算每条树枝的影响系数来赋予新的权值,从而综合考虑长度和截面积因素,得到总投资成本最低的海缆的布线方式。
请参阅图1,本发明实施例提供的海上风电场海缆布线的获取方法包括如下步骤:
步骤S10,根据海上风电场电气连接图,获得海上风电场各节点间的邻接矩阵,以邻接矩阵表示电气连接图中的拓扑方式和节点之间的支路权值;
步骤S20,根据Dijkstra算法获得最短路径图,并根据支路两端点的最短路径计算每条支路的影响系数;
步骤S30,将邻接矩阵中支路的权值乘以对应的影响系数,得到该支路的权值,组成新的邻接矩阵;
步骤S40,对得到的新的邻接矩阵,利用Prim算法,以树的顶点为主导获得最小生成树W;以及
步骤S50,根据直流潮流方程计算每条海缆的电流值,选择海缆型号,使海缆的载流量参数大于计算出来的电流值,确定每段海缆的参数值,计算该最小生成树的海缆投资成本。
在步骤S10中,具体包括如下步骤:
步骤S11,设海上风电场电气连接图的邻接矩阵为,为n阶方阵,矩阵元素a1 ij表示海上风电场各节点之间支路的权值;
步骤S12,若两个节点vi和vj存在支路vivj,则令;若vi和vj之间无支路,或i=j,则a1 ij=0。
通过该取值方法,使得在后续步骤中,求出的最短路径为该风电机组到升压站所经过的风电机组台数,而不再是实际的电缆长度值。可以理解,上述邻接矩阵及取值方法仅仅为一具体的表达方式,可以根据海上风电场电气连接图的结构选择合适维数的邻接矩阵。
在步骤S20中,具体的,可用该风电机组到升压站需要经过的风电机组台数表示最短路径,根据支路两个端点的最短路径计算影响系数。使用Dijkstra算法计算所有节点到源点的最短路径,用ni表示,即该风电机组到升压站所经过的风电机组台数,包括如下步骤:
步骤S21,计算所有风电机组的ni之和Nn:
(1);
其中,NT表示所有风电机组到升压站所经过的风电机组台数之和。
步骤S22,计算海上风电场各节点之间支路的影响系数kij:
(2)。
在步骤S30中,具体的,所述新的邻接矩阵的获得包括如下步骤:
步骤S31,获得海上风电场各节点之间支路的权值mij:
(3)
步骤S32,设新的邻接矩阵为n阶方阵,令,其中,a2 ij为新的邻接矩阵中的矩阵元素。
在步骤S40中,从给定的顶点出发,依次选择与当前可用的点相连的权值最小的边,将其加入树,直到所有的顶点都加入,得到最小生成树W。可以理解,在风电领域,也可以通过其他方法生成最小生成树,上述方法仅仅为具体的实施例。
在步骤S50中,具体的,包括如下步骤:
步骤S51,针对最小生成树W形成的电路拓扑,根据直流潮流方程计算每条海缆的电流值;
步骤S52,根据电流值选择每段海缆的型号,保证海缆的载流量参数应大于计算出来的电流值,从而确定每段海缆的单位长度成本Cij(万元/km)和长度lij(km);
步骤S53,获得最小生成树W的海缆投资成本C(万元):
(3)。
本发明提供的海上风电场海缆布线的获取方法,利用基于Dijkstra算法赋权的最小生成树算法,对集电系统拓扑连接方式进行优化。通过计算每条树枝的影响系数来赋予新的权值,从而综合考虑长度和截面积因素,得到总投资成本最低的海缆连接方式。本发明所提出的算法易于操作、具有普适性,不限于海上风电场具体类型,也不限于海上风电场控制形式,不需要复杂的优化计算即可获得海缆总投资成本最低的结果,从整体上改善海上风电场的经济效益。
另外,本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化,当然这些依据本发明精神所作的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围内。
Claims (7)
1.一种海上风电场海缆布线的获取方法,包括:
根据海上风电场电气连接图,获得海上风电场各节点间的邻接矩阵,以邻接矩阵表示电气连接图中的拓扑方式和节点之间的支路权值;
根据Dijkstra算法获得海上风电场电气连接图的最短路径图,并根据支路两端点的最短路径计算每条支路的影响系数;
将邻接矩阵中支路的权值乘以对应的影响系数,得到该支路的权值,组成新的邻接矩阵;
对得到的新的邻接矩阵,利用Prim算法,以树的顶点为主导获得最小生成树W;以及
根据直流潮流方程计算每条海缆的电流值,选择海缆型号,使海缆的载流量参数大于计算出来的电流值,确定每段海缆的参数值,计算该最小生成树的海缆投资成本。
2.如权利要求1所述的海上风电场海缆布线的获取方法,其特征在于,以邻接矩阵表示电气连接图中的拓扑方式和节点之间的支路权值包括:
设海上风电场电气连接图的邻接矩阵为,为n阶方阵,矩阵元素a1 ij表示海上风电场各节点之间支路的权值;
若两个节点vi和vj存在支路vivj,则令;若vi和vj之间无支路,或i=j,则a1 ij=0。
3.如权利要求1所述的海上风电场海缆布线的获取方法,其特征在于,用该风电机组到升压站需要经过的风电机组台数表示最短路径,根据支路两个端点的最短路径计算影响系数,使用Dijkstra算法计算所有节点到源点的最短路径,用ni表示,即该风电机组到升压站所经过的风电机组台数。
4.如权利要求3所述的海上风电场海缆布线的获取方法,其特征在于,海上风电场各节点之间支路的影响系数kij通过以下方式计算:
计算所有风电机组的ni之和Nn:
;
其中,NT表示所有风电机组到升压站所经过的风电机组台数之和;
计算海上风电场各节点之间支路的影响系数kij:
。
5.如权利要求1所述的海上风电场海缆布线的获取方法,其特征在于,所述新的邻接矩阵的获得包括如下步骤:
获得海上风电场各节点之间支路的权值mij:
;
设新的邻接矩阵为n阶方阵,令,其中,a2 ij为新的邻接矩阵中的矩阵元素。
6.如权利要求1所述的海上风电场海缆布线的获取方法,其特征在于,从给定的顶点出发,依次选择与当前可用的点相连的权值最小的边,将其加入树,直到所有的顶点都加入,得到最小生成树W。
7.如权利要求1所述的海上风电场海缆布线的获取方法,其特征在于,所述海缆投资成本C的获得包括:
针对最小生成树W形成的电路拓扑,根据直流潮流方程计算每条海缆的电流值;
根据电流值选择每段海缆的型号,保证海缆的载流量参数大于计算出来的电流值,确定每段海缆的单位长度成本Cij和长度lij;
获得最小生成树W的海缆投资成本C:
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510832990.XA CN105656076B (zh) | 2015-11-26 | 2015-11-26 | 海上风电场海缆布线的获取方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510832990.XA CN105656076B (zh) | 2015-11-26 | 2015-11-26 | 海上风电场海缆布线的获取方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105656076A true CN105656076A (zh) | 2016-06-08 |
CN105656076B CN105656076B (zh) | 2018-06-15 |
Family
ID=56482009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510832990.XA Active CN105656076B (zh) | 2015-11-26 | 2015-11-26 | 海上风电场海缆布线的获取方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105656076B (zh) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106407566A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-15 | 河海大学 | 复杂地形风电场一体化优化方法 |
CN107391843A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-11-24 | 深圳市置辰海信科技有限公司 | 海缆作业成本动态计算方法 |
CN108418211A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-17 | 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种基于Dijlstra算法和遗传算法的供电路径优化方法 |
CN108521141A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-11 | 河海大学 | 一种计及风电场电压分布特性的短路电流计算方法 |
CN109816184A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-05-28 | 江苏安纳泰克能源服务有限公司 | 大型风电场拓扑规划方法及装置 |
CN110416925A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-11-05 | 上海电机学院 | 一种海上风电的海底电缆布线设计方法 |
CN112436439A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-02 | 合肥阳光新能源科技有限公司 | 一种光伏电站电缆桥架布设方法及装置 |
CN113761696A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-07 | 深圳中广核工程设计有限公司 | 海上风电场海缆布局方案生成方法、装置和计算机设备 |
US11441915B2 (en) | 2019-06-18 | 2022-09-13 | M. A. Mortenson Company | Circuits for electricity-generating units |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102760195A (zh) * | 2012-08-01 | 2012-10-31 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院 | 海上风电场集电系统拓扑设计方法及装置 |
CN103324854A (zh) * | 2013-06-26 | 2013-09-25 | 广东电网公司电力科学研究院 | 海上风电场集电系统可靠性评估方法与系统 |
CN104281737A (zh) * | 2014-08-06 | 2015-01-14 | 华南理工大学 | 一种海上风电场集电系统拓扑结构选型方法 |
-
2015
- 2015-11-26 CN CN201510832990.XA patent/CN105656076B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102760195A (zh) * | 2012-08-01 | 2012-10-31 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院 | 海上风电场集电系统拓扑设计方法及装置 |
CN103324854A (zh) * | 2013-06-26 | 2013-09-25 | 广东电网公司电力科学研究院 | 海上风电场集电系统可靠性评估方法与系统 |
CN104281737A (zh) * | 2014-08-06 | 2015-01-14 | 华南理工大学 | 一种海上风电场集电系统拓扑结构选型方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
鲁加明 等: "无功配置对海上风电场输出海缆损耗的影响分析", 《电力建设》 * |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106407566A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-15 | 河海大学 | 复杂地形风电场一体化优化方法 |
CN107391843A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-11-24 | 深圳市置辰海信科技有限公司 | 海缆作业成本动态计算方法 |
CN108418211B (zh) * | 2018-03-14 | 2021-02-09 | 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种基于Dijlstra算法和遗传算法的供电路径优化方法 |
CN108418211A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-17 | 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种基于Dijlstra算法和遗传算法的供电路径优化方法 |
CN108521141A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-11 | 河海大学 | 一种计及风电场电压分布特性的短路电流计算方法 |
CN109816184A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-05-28 | 江苏安纳泰克能源服务有限公司 | 大型风电场拓扑规划方法及装置 |
CN109816184B (zh) * | 2019-04-09 | 2023-07-14 | 江苏安纳泰克能源服务有限公司 | 大型风电场拓扑规划方法及装置 |
US11441915B2 (en) | 2019-06-18 | 2022-09-13 | M. A. Mortenson Company | Circuits for electricity-generating units |
CN110416925A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-11-05 | 上海电机学院 | 一种海上风电的海底电缆布线设计方法 |
CN110416925B (zh) * | 2019-07-12 | 2021-07-20 | 上海电机学院 | 一种海上风电的海底电缆布线设计方法 |
CN112436439A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-02 | 合肥阳光新能源科技有限公司 | 一种光伏电站电缆桥架布设方法及装置 |
CN112436439B (zh) * | 2020-11-11 | 2022-11-18 | 阳光新能源开发股份有限公司 | 一种光伏电站电缆桥架布设方法及装置 |
CN113761696A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-07 | 深圳中广核工程设计有限公司 | 海上风电场海缆布局方案生成方法、装置和计算机设备 |
CN113761696B (zh) * | 2021-08-31 | 2024-07-19 | 深圳中广核工程设计有限公司 | 海上风电场海缆布局方案生成方法、装置和计算机设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105656076B (zh) | 2018-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105656076A (zh) | 海上风电场海缆布线的获取方法 | |
CN107909222B (zh) | 一种基于风机智能分组的风电场集电线路三维路径规划方法及系统 | |
CN107357965A (zh) | 一种风电场集电线路的路径规划设计方法 | |
CN107330563A (zh) | 一种海上风电集电与输电系统联合拓扑优化方法 | |
CN103795057A (zh) | 配电网潮流计算中基于搜索的配电网拓扑编号生成方法 | |
CN108199381A (zh) | 一种用于风电接入系统电压稳定性的切负荷地点选择方法 | |
JP5933427B2 (ja) | 非接地配電系統の三相電力潮流解析のための方法およびシステム | |
Dutta et al. | A graph-theoretic approach for addressing trenching constraints in wind farm collector system design | |
JP2013162741A5 (zh) | ||
CN113447758B (zh) | 一种风电场多分支集电线路单相接地故障测距方法 | |
CN106786540A (zh) | 一种短路电流计算方法及系统 | |
CN104467601A (zh) | 一种基于wams的同步发电机参数辨识及控制方法 | |
CN105023069A (zh) | 一种配电网络重构方法 | |
CN114896746A (zh) | 一种海上风电场集电系统拓扑优化方法 | |
CN106991229B (zh) | 一种针对复杂拓扑的风电场等值建模方法 | |
CN106951619B (zh) | 计及可靠性约束的海上风电场拓扑设计方法 | |
Fuchs et al. | Improved method for integrating renewable energy sources into the power system of Northern Europe: Transmission expansion planning for wind power integration | |
CN109242162A (zh) | 风电场集电线路路径规划方法和装置 | |
Hou et al. | Offshore wind farm cable connection configuration optimization using dynamic minimum spanning tree algorithm | |
Dahmani et al. | Optimization of the internal grid of an offshore wind farm using Genetic Algorithm | |
CN104408272A (zh) | 一种山区环境下的直流偏磁影响评价系统及方法 | |
CN106547984B (zh) | 一种煤矿低压供电系统自适应短路计算方法 | |
CN103514363A (zh) | 一种基于增量因子的电力网络后备保护在线整定方法 | |
Li et al. | Substation Location and Cable Connection Optimization of Onshore Wind Farms Using Minimum Spanning Tree Algorithm | |
Shin et al. | Study on designing for inner grid of offshore wind farm |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant |