CN117913881A - 深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法 - Google Patents

深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及专门适用于管理或预测目的的数据处理方法技术领域，提供了深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，包括以下步骤：S1、列变量区间：获取装机容量S和传输距离l；S2、列电压等级：根据已有电缆送出工程列出交流电缆和直流电缆送出的电压等级；S3、计算回路数；S4、计算模型；S5、计算最优值；S6、得出优选方案。本发明能够定量化规划出多电压等级下的海上风电交直流电缆送出方案经济性适用区间，结合实际海上风电工程需求，选择出全寿命周期成本最低的海上风电交直流电缆送出方案；可给输电系统工程的规划建设提供参考依据，在具体的实际工程场景下，依据本发明的优选方法可以选出经济性最优的输电方案。

Description

深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法
技术领域
本发明涉及深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，属于专门适用于管理或预测目的的数据处理方法技术领域，具体属于运筹学、分析或管理技术领域。
背景技术
海上风电交直流广泛应用于大规模远距离海上风电送出工程中，高电压等级的输电方案具有提高输电距离和降低线路损耗等优势，但其绝缘水平等级、无功补偿和技术难度要求相应提高，电缆成本和辅助设备相对较高，故急需一种计算方法能够快速找出经济性最优的海上风电电压等级和输电类型。由于交流输电和直流输电的输电特性不尽相同，就需要合理配置不同电压等级的电缆送出网络。考虑传输线路的静稳定极限、热稳定极限和电压偏差限制等因素，求取传输回路数。为了降低输电工程的度电成本和提高经济性，需要依据输电容量规模和输电距离合理配置最优的海上风电电压等级和传输类型。
目前国内围绕海上风电交直流电缆送出方案经济性适用区间的研究取得了一定的成果，为我国的海上风电送出工程的合理规划提供一定的参考依据。但目前的研究局限在于缺乏系统化和定性化，未能给出定量的结论。例如对于传输距离的经济性区间，提出了海上风交直流的经济性适用的输电距离，但在研究中往往只考虑输电距离这个单一因素，忽略传输容量和电压等级等因素对经济性的影响；有的研究仅仅从宏观角度来下结论：高压交流电缆送出适用于近距离大容量输电，而高压直流输电主要应用于大容量远距离的海上风电工程，虽有一定的指导意义，但结论未能定量化，而且未能结合不同电压等级下海上风电交直流输电特性进行经济性评估，无法为实际多电压等级的海上风电交直流电网规划提供参考依据。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，该深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法能够定量化规划出多电压等级下的海上风电交直流电缆送出方案经济性适用区间，结合实际海上风电工程需求，选择出全寿命周期成本最低的海上风电交直流电缆送出方案。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，包括以下步骤：
S1、列变量区间：获取装机容量S和传输距离l；
S2、列电压等级：根据已有电缆送出工程列出交流电缆和直流电缆送出的电压等级；
S3、计算回路数：根据电压等级、传输距离和装机容量，结合交直流电缆送出方案的热稳定传输极限、电压降和静稳定传输极限，计算每一电压等级下的输电回路数；
S4、计算模型：通过全寿命周期计算公式，计算系统全寿命周期成本的输电送出方案经济性数学模型；
S5、计算最优值：以全寿命周期成本最小为目标，选取最优的输电送出方案经济性数学模型对应的输电类型和电压等级；
S6、得出优选方案：根据得到的输电类型和电压等级，计算全部变量区间，得到任意输电距离和容量规模的多电压等级下交直流输电经济性最优方案。
所述步骤S1中，对装机容量S和传输距离l获取变量区间，即获取装机容量S和传输距离l的最大值和最小值，得到装机容量S的变量区间S min≤S≤S max和传输距离l的变量区间l min≤l≤l max。
所述步骤S3中静稳定传输极限采用如下方式计算，
，
式中，P l为静稳定传输极限，Z C为线路波阻抗，β为相位常数，l为传输距离，E c、E g分别为升压站、降压站的等值机端电压，X T1和X T2分别为送、受端变电站的变压器电抗，δ st 为机端相位角差，初始值选为44°；
，
式中，∆U为电压差，P、Q 2为交流传输的有功功率和无功功率，Q C2为无功补偿容量，X为线路等效电抗，Y为线路等效导纳，R AC为交流线路等效电阻，U 1为交流母线电压，φ为功率因数角；
所述步骤S3中交流电缆的热稳定传输极限采用如下方式计算，
P max=√3·U c ·I max，
式中，P max为最大热稳定极限，U c为线路额定电压，I max为海底电缆容许持续最大的电流，单位为kA；
所述步骤S3中直流电缆的热稳定传输极限采用如下方式计算，
P max=2·U d ·I max，
式中，P max为最大热稳定极限，U d为线路直流电压，I max为海底电缆容许持续最大的电流，单位为kA。
所述步骤S4中全寿命周期计算公式为，
，
式中，C 1为初始投资成本，C 0n为第n年的运行成本，C Mn为第n年的年维护成本，C D为报废成本，r为折现率，按电力工业投资回收率取值8%，n为工程寿命周期，按输电变电设备年寿命取值25。
所述初始投资成本区分直流输电的初始投资成本和交流输电的初始投资成本，其中，
交流输电的初始投资成本为，
，
式中，C 1_HVAC、C trans、C line、C Q为交流输电初始投资成本、变电站造价、交流线路造价、无功补偿成本，A1为单位容量的变电站的成本系数，A2为单位公里每回线路的交流线路的成本系数，A3为单位容量的无功补偿的成本系数，n r1为交流线路的回路数，l为传输距离，μ Q为交流输电的无功补偿容量与额定传输容量的比值，S N为额定传输容量；
直流输电的初始投资成本为，
，
式中，C 1_HVDC、C sub、C line2、C Q2分别为直流输电初始投资成本、换流站造价、直流线路造价、无功补偿成本，A4为单位容量的换流站成本系数，A5为单位公里每回线路的直流线路成本系数，A6为单位容量的无功补偿的成本系数，n r2为直流线路的回路数，μ Q2为换流站的无功补偿容量与额定传输容量的比值，l为传输距离。
所述运行成本为，
C 0= P loss T OP E OP，
P loss= P loss_trans + P loss_sub +P loss_line，
式中，C 0为运行成本，P loss为运行损耗总功率，E OP为上网电价，T OP为运行时长，P loss_sub、P loss_trans、P loss_line分别为直流输电系统中换流阀的损耗、变压器运行损耗和线路损耗的功率。
所述直流输电系统中换流阀的损耗和变压器运行损耗为，
P loss_trans =μ 1 S N×2，
P loss_sub =μ 2 S N×2，
式中，μ 1和μ 2分别为变压器和直流换流器换流阀的运行效率，S N为额定传输容量；
所述线路损耗的功率区分直流线路损耗和交流线路损耗，其中，
直流线路损耗为，
P loss_DC=(P/U DC)×R DC×2l，
式中，R DC为直流线路等效电阻，U DC直流母线电压，P为直流线路等效电阻，l为传输距离；
交流线路损耗为，
，
式中，R AC为交流线路等效电阻，U 1为交流母线电压，φ为功率因数角，P为直流线路等效电阻，l为传输距离。
所述年维护成本为，
C Mt =f m×C 1，
式中，f m为工程维护率，对直流输电系统为1.5%，对交流输电系统为2.1%，C 1为初始投资成本；
所述报废成本为，
C D=C ed-C er，
式中，C ed为拆除、销毁设备的费用，C er为设备的残值。
所述步骤S3，包括以下步骤：
S31、结合电压等级、传输容量和输电距离参数，给定送端发动机电压和变压器的阻抗值、受端电网系统的短路容量；
S32、在初始化的输电线路回数条件下，计算出线路传输单位公里的电阻和电纳，进一步求解送、受端系统的相位角差；
S33、计算输送线路的阻抗Z和导纳Y；
S34、计算交直流输电的静稳定传输极限、电压降稳定极限和热稳定极限；
S35、判断是否同时满足上述静稳定传输极限、电压降稳定极限和热稳定限制条件的交直流输电容量最大容量P max；
S36、如果传输有功功率P满足P≤P max，则输出交直流输电方案的输电回路数 n。
所述步骤S33中计算阻抗Z和导纳Y采用如下方式，
，
式中，Z、Y为线路阻抗和导纳，β为传输相位常数，l为传输距离，r 0 为线路传输单位公里的电阻，j为虚数符号，x 0 为线路传输单位公里的电抗，b 0 为线路传输单位公里的电纳。
本发明的有益效果在于：能够定量化规划出多电压等级下的海上风电交直流电缆送出方案经济性适用区间，结合实际海上风电工程需求，选择出全寿命周期成本最低的海上风电交直流电缆送出方案；可给输电系统工程的规划建设提供参考依据，在具体的实际工程场景下，依据本发明的优选方法可以选出经济性最优的输电方案。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的流程示意图；
图2是图1中计算回路数步骤的一种实施方式的流程示意图；
图3是图1中全寿命周期数学模型的模型示意图；
图4是图1中交流输电方案等值模型示意图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
本发明的第一实施方式涉及如图1所示的一种深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，包括以下步骤：
S1、列变量区间：获取装机容量S和传输距离l；
S2、列电压等级：根据已有电缆送出工程列出交流电缆和直流电缆送出的电压等级；
S3、计算回路数：根据电压等级、传输距离和装机容量，结合交直流电缆送出方案的热稳定传输极限、电压降和静稳定传输极限，计算每一电压等级下的输电回路数；
S4、计算模型：通过全寿命周期计算公式，计算系统全寿命周期成本的输电送出方案经济性数学模型；
S5、计算最优值：以全寿命周期成本最小为目标，选取最优的输电送出方案经济性数学模型对应的输电类型和电压等级；
S6、得出优选方案：根据得到的输电类型和电压等级，计算全部变量区间，得到任意输电距离和容量规模的多电压等级下交直流输电经济性最优方案。
由此，首先建立起传输容量、输电距离的变量区间，考虑了静稳定传输极限、电压降落极限和热稳定极限等，明确交直流的传输回路数。基于全寿命周期数学模型，求解出所有电压等级下的 LCCA 成本，并选出该点经济性最优的输电方案，结合变量区间所有点的计算结果，绘制以容量规模和输电距离为变量的交直流输电方案经济性适用区间图，即可得到任意输电距离和容量规模的多电压等级交直流输电优选方案。
本发明的第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要在于，步骤S1中，对装机容量S和传输距离l获取变量区间，即获取装机容量S和传输距离l的最大值和最小值，得到装机容量S的变量区间S min≤S≤S max和传输距离l的变量区间l min≤l≤l max。
进一步的，步骤S3中静稳定传输极限采用如下方式计算，
，
式中，P l为静稳定传输极限，Z C为线路波阻抗，β为相位常数，l为传输距离，E c、E g分别为升压站、降压站的等值机端电压，X T1和X T2分别为送、受端变电站的变压器电抗，δ st 为机端相位角差，初始值选为44°；
步骤S3中电压降采用如下方式计算，
，
式中，∆U为电压差，P、Q 2为交流传输的有功功率和无功功率，Q C2为无功补偿容量，X为线路等效电抗，Y为线路等效导纳，R AC为交流线路等效电阻，U 1为交流母线电压，φ为功率因数角；
步骤S3中交流电缆的热稳定传输极限采用如下方式计算，
P max=√3·U c ·I max，
式中，P max为最大热稳定极限，U c为线路额定电压，I max为海底电缆容许持续最大的电流，单位为kA；
步骤S3中直流电缆的热稳定传输极限采用如下方式计算，
P max=2·U d ·I max，
式中，P max为最大热稳定极限，U d为线路直流电压，I max为海底电缆容许持续最大的电流，单位为kA。
本发明的第三实施方式与第一实施方式大致相同，主要在于，步骤S4中全寿命周期计算公式如图3所示为，
，
式中，C 1为初始投资成本，C 0n为第n年的运行成本，C Mn为第n年的年维护成本，C D为报废成本，r为折现率，按电力工业投资回收率取值8%，n为工程寿命周期，按输电变电设备年寿命取值25。
进一步的，初始投资成本区分直流输电的初始投资成本和交流输电的初始投资成本，其中，
交流输电的初始投资成本为，
，
式中，C 1_HVAC、C trans、C line、C Q为交流输电初始投资成本、变电站造价、交流线路造价、无功补偿成本，A1为单位容量的变电站的成本系数，A2为单位公里每回线路的交流线路的成本系数，A3为单位容量的无功补偿的成本系数，n r1为交流线路的回路数，l为传输距离，μ Q为交流输电的无功补偿容量与额定传输容量的比值，S N为额定传输容量；
直流输电的初始投资成本为，
，
式中，C 1_HVDC、C sub、C line2、C Q2分别为直流输电初始投资成本、换流站造价、直流线路造价、无功补偿成本，A4为单位容量的换流站成本系数，A5为单位公里每回线路的直流线路成本系数，A6为单位容量的无功补偿的成本系数，n r2为直流线路的回路数，μ Q2为换流站的无功补偿容量与额定传输容量的比值，l为传输距离。
进一步的，运行成本为，
C 0= P loss T OP E OP，
P loss= P loss_trans + P loss_sub +P loss_line，
式中，C 0为运行成本，P loss为运行损耗总功率，E OP为上网电价，T OP为运行时长，P loss_sub、P loss_trans、P loss_line分别为直流输电系统中换流阀的损耗、变压器运行损耗和线路损耗的功率。
进一步的，直流输电系统中换流阀的损耗和变压器运行损耗为，
P loss_trans =μ 1 S N×2，
P loss_sub =μ 2 S N×2，
式中，μ 1和μ 2分别为变压器和直流换流器换流阀的运行效率，S N为额定传输容量。
进一步的，线路损耗的功率区分直流线路损耗和交流线路损耗，其中，
直流线路损耗为，
P loss_DC=(P/U DC)×R DC×2l，
式中，R DC为直流线路等效电阻，U DC直流母线电压，P为直流线路等效电阻，l为传输距离；
交流线路损耗为，
，
式中，R AC为交流线路等效电阻，U 1为交流母线电压，φ为功率因数角，P为直流线路等效电阻，l为传输距离。
进一步的，年维护成本为，
C Mt =f m×C 1，
式中，f m为工程维护率，对直流输电系统为1.5%，对交流输电系统为2.1%，C 1为初始投资成本；
报废成本为，
C D=C ed-C er，
式中，C ed为拆除、销毁设备的费用，C er为设备的残值。
本发明的第四实施方式与第一实施方式大致相同，主要在于，如图2、图4所示，步骤S3包括以下步骤：
S31、结合电压等级、传输容量和输电距离参数，给定送端发动机电压和变压器的阻抗值、受端电网系统的短路容量；
S32、在初始化的输电线路回数条件下，计算出线路传输单位公里的电阻和电纳，进一步求解送、受端系统的相位角差；
S33、计算输送线路的阻抗Z和导纳Y；
S34、计算交直流输电的静稳定传输极限、电压降稳定极限和热稳定极限；
S35、判断是否同时满足上述静稳定传输极限、电压降稳定极限和热稳定限制条件的交直流输电容量最大容量P max；
S36、如果传输有功功率P满足P≤P max，则输出交直流输电方案的输电回路数 n。
进一步的，步骤S33中计算阻抗Z和导纳Y采用如下方式，
，
式中，Z、Y为线路阻抗和导纳，β为传输相位常数，l为传输距离，r 0 为线路传输单位公里的电阻，j为虚数符号，x 0 为线路传输单位公里的电抗，b 0 为线路传输单位公里的电纳。
本发明的第五实施方式结合上述实施方式，具体包括以下步骤：
S1：交直流输电方案的装机容量和传输距离两个参数作为变量区间，装机容量和传输距离组成的变量区间为：（S，l），其中装机容量范围为S min≤S≤S max，传输距离为l min≤l≤l max。
S2：参考实际特高压输电工程，分别列举交流输电和直流输电的电压等级， 交流电压等级有110 kV、220 kV、500 kV、1000 kV；直流电压为±400kV、±5 00 kV、±800 kV。
S3：基于上面给定的电压等级、传输距离和装机容量，结合交直流输电的热稳定传输极限、电压降和静稳定传输极限，求取各电压等级下交直流输电的回路数。
计算交直流输电方案的传输回路数的具体步骤为：
S31：首先结合电压等级、传输容量和输电距离等参数，给定送端发动机电压和变压器的阻抗值、受端电网系统的短路容量；
S32：在初始化的输电线路回数条件下，计算出线路传输单位公里的电阻r0、x0和电纳b0，进一步求解送、受端系统的相位角差；
S33：计算出输送线路的阻抗 Z 和导纳 Y，公式如下：
，
式中，Z、Y为线路阻抗和导纳，β为传输相位常数，l为传输距离，r 0 为线路传输单位公里的电阻，j为虚数符号，x 0 为线路传输单位公里的电抗，b 0 为线路传输单位公里的电纳；
S34：计算出交直流输电的静稳定传输极限、电压降稳定极限和热稳定极限：
①忽略直流输电的静稳定传输极限，根据交流输电系统的传输参数，推导交流输电系统的静稳定性极限输送功率公式为：
，
式中，P l为静稳定传输极限，Z C为线路波阻抗，β为相位常数，l为传输距离，E c、E g分别为升压站、降压站的等值机端电压，X T1和X T2分别为送、受端变电站的变压器电抗，δ st 为机端相位角差，初始值选为44°；
②忽略直流输电的静态电压降极限，交流电缆送出方案的电压偏差限制了其长距离传输，考虑了传输有功功率、无功功率以及沿线感性无功补偿，能够更准确地反映电压上升对电缆长距离制约的实际情况，通过将电压偏差限制在一定的百分数，可以反推得到电压上限容许的输电能力，推导交流电压上升限制公式如下：
，
式中，∆U为电压差，P、Q 2为交流传输的有功功率和无功功率，Q C2为无功补偿容量，X为线路等效电抗，Y为线路等效导纳，R AC为交流线路等效电阻，U 1为交流母线电压，φ为功率因数角；
③考虑热稳定限制的交流电缆极限输送容量的计算公式为：
P max=√3·U c ·I max，
式中，P max为最大热稳定极限，U c为线路额定电压，I max为海底电缆容许持续最大的电流，单位为kA；
④考虑热稳定限制的直流输电极限输送容量的计算公式为：
P max=2·U d ·I max，
式中，P max为最大热稳定极限，U d为线路直流电压，I max为海底电缆容许持续最大的电流，单位为kA；
S35：判断是否同时满足上述静稳定传输极限、电压降落和热稳定限制条件的交直流输电容量最大容量P max；
S36：倘若 P≤P max，则输出交直流输电方案的输电回路数n。
S4：通过全寿命周期计算公式计算，得到基于交直流输电送出系统全寿命周期成本的输电方案经济性数学模型。
如图3所示，步骤S4中海上风电交直流电缆送出方案的全寿命周期成本分析的具体步骤为:
S41：所述的海上风电交直流输电方案的全寿命周期成本构成包括初始投资成本、运营成本和报废成本；初始投资成本包含交直流电缆送出方案的变电站成本、无功补偿成本、线路成本和断路器成本等建设成本；运营成本包含交直流输电的运行损耗成本和维护成本；报废成本包含设备残值和回收成本。
S42：所述的全寿命周期各成本之间的计算公式如下：
，
式中，C 1为初始投资成本，C 0n为第n年的运行成本，C Mn为第n年的年维护成本，C D为报废成本，r为折现率，按电力工业投资回收率取值8%，n为工程寿命周期，按输电变电设备年寿命取值25。
S43：各个成本的计算公式如下：
①海上风电交流输电的初始投资成本计算公式如下：
，
式中，C 1_HVAC、C trans、C line、C Q为交流输电初始投资成本、变电站造价、交流线路造价、无功补偿成本，A1为单位容量的变电站的成本系数，A2为单位公里每回线路的交流线路的成本系数，A3为单位容量的无功补偿的成本系数，n r1为交流线路的回路数，l为传输距离，μ Q为交流输电的无功补偿容量与额定传输容量的比值，S N为额定传输容量；
②海上风电直流输电的初始投资成本计算公式如下：
，
式中，C 1_HVDC、C sub、C line2、C Q2分别为直流输电初始投资成本、换流站造价、直流线路造价、无功补偿成本，A4为单位容量的换流站成本系数，A5为单位公里每回线路的直流线路成本系数，A6为单位容量的无功补偿的成本系数，n r2为直流线路的回路数，μ Q2为换流站的无功补偿容量与额定传输容量的比值；
③海上风电交直流电缆送出方案的运行损耗成本计算如下：
C 0= P loss T OP E OP，
P loss= P loss_trans + P loss_sub +P loss_line，
式中，C 0为运行成本，P loss为运行损耗总功率，E OP为上网电价，T OP为运行时长，P loss_sub、P loss_trans、P loss_line分别为直流输电系统中换流阀的损耗、变压器运行损耗和线路损耗的功率；
④计算直流输电系统中换流阀的损耗和交流输电的变压器运行损耗；
P loss_trans =μ 1 S N×2，
P loss_sub =μ 2 S N×2，
式中，μ 1和μ 2分别为变压器和直流换流器换流阀的运行效率，S N为额定传输容量；
⑤计算海底直流电缆损耗和交流线路损耗计算式如下：
，
式中，R DC为直流线路等效电阻，U DC直流母线电压，R AC为交流线路等效电阻，U 1为交流母线电压，φ为功率因数角，P为直流线路等效电阻，l为传输距离；
⑥根据运行经验，交直流电缆送出方案的年维护成本可简化为：
C Mt =f m×C 1，
式中，f m为工程维护率，对直流输电系统为1.5%，对交流输电系统为2.1%，C 1为初始投资成本；
⑦报废成本一般由历史数据进行估算，计算公式如下：
C D=C ed-C er，
式中，C ed为拆除、销毁设备的费用，C er为设备的残值。
S5：以交直流输电方案的全寿命周期成本最小为目标，输出该点经济性最优的输电类型和电压等级；
依据步骤S3和步骤S4求解出所有电压等级下的交流输电和直流输电的LCCA（全生命周期费用评估）值，并进行排序，取其中全寿命周期成本最小为目标，输出交直流输电方案在该点经济性最优的输电类型和电压等级。
S6：将所有变量区间计算完成，得到任意输电距离和容量规模的多电压等级下交直流输电经济性最优方案。由此完成所有的传输容量规模和传输距离区间的计算，结合交直流输电 LCCA 成本模型和优选结果，绘制出关于容量规模和输电距离的最优送出方案图，即可得到任意输电距离和容量规模的深远海海上风电交直流电缆送出方案优选结果。

Claims (10)

1.深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、列变量区间：获取装机容量S和传输距离l；
S2、列电压等级：根据已有电缆送出工程列出交流电缆和直流电缆送出的电压等级；
S3、计算回路数：根据电压等级、传输距离和装机容量，结合交直流电缆送出方案的热稳定传输极限、电压降和静稳定传输极限，计算每一电压等级下的输电回路数；
S4、计算模型：通过全寿命周期计算公式，计算系统全寿命周期成本的输电送出方案经济性数学模型；
S5、计算最优值：以全寿命周期成本最小为目标，选取最优的输电送出方案经济性数学模型对应的输电类型和电压等级；
S6、得出优选方案：根据得到的输电类型和电压等级，计算全部变量区间，得到任意输电距离和容量规模的多电压等级下交直流输电经济性最优方案。
2.如权利要求1所述的深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，其特征在于：所述步骤S1中，对装机容量S和传输距离l获取变量区间，即获取装机容量S和传输距离l的最大值和最小值，得到装机容量S的变量区间S min≤S≤S max和传输距离l的变量区间l min≤l≤l max。
3.如权利要求1所述的深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，其特征在于：所述步骤S3中静稳定传输极限采用如下方式计算，
，
式中，P l为静稳定传输极限，Z C为线路波阻抗，β为相位常数，l为传输距离，E c、E g分别为升压站、降压站的等值机端电压，X T1和X T2分别为送、受端变电站的变压器电抗，δ st 为机端相位角差，初始值选为44°；
所述步骤S3中电压降采用如下方式计算，
，
式中，∆U为电压差，P、Q 2为交流传输的有功功率和无功功率，Q C2为无功补偿容量，X为线路等效电抗，Y为线路等效导纳，R AC为交流线路等效电阻，U 1为交流母线电压，φ为功率因数角；
所述步骤S3中交流电缆的热稳定传输极限采用如下方式计算，
P max=√3·U c ·I max，
式中，P max为最大热稳定极限，U c为线路额定电压，I max为海底电缆容许持续最大的电流，单位为kA；
所述步骤S3中直流电缆的热稳定传输极限采用如下方式计算，
P max=2·U d ·I max，
式中，P max为最大热稳定极限，U d为线路直流电压，I max为海底电缆容许持续最大的电流，单位为kA。
4.如权利要求1所述的深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，其特征在于：所述步骤S4中全寿命周期计算公式为，
，
式中，C 1为初始投资成本，C 0n为第n年的运行成本，C Mn为第n年的年维护成本，C D为报废成本，r为折现率，按电力工业投资回收率取值8%，n为工程寿命周期，按输电变电设备年寿命取值25。
5.如权利要求4所述的深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，其特征在于：所述初始投资成本区分直流输电的初始投资成本和交流输电的初始投资成本，其中，
交流输电的初始投资成本为，
，
式中，C 1_HVAC、C trans、C line、C Q为交流输电初始投资成本、变电站造价、交流线路造价、无功补偿成本，A1为单位容量的变电站的成本系数，A2为单位公里每回线路的交流线路的成本系数，A3为单位容量的无功补偿的成本系数，n r1为交流线路的回路数，l为传输距离，μ Q为交流输电的无功补偿容量与额定传输容量的比值，S N为额定传输容量；
直流输电的初始投资成本为，
，
式中，C 1_HVDC、C sub、C line2、C Q2分别为直流输电初始投资成本、换流站造价、直流线路造价、无功补偿成本，A4为单位容量的换流站成本系数，A5为单位公里每回线路的直流线路成本系数，A6为单位容量的无功补偿的成本系数，n r2为直流线路的回路数，μ Q2为换流站的无功补偿容量与额定传输容量的比值，l为传输距离。
6.如权利要求4所述的深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，其特征在于：所述运行成本为，
C 0= P loss T OP E OP，
P loss= P loss_trans + P loss_sub +P loss_line，
式中，C 0为运行成本，P loss为运行损耗总功率，E OP为上网电价，T OP为运行时长，P loss_sub、P loss_trans、P loss_line分别为直流输电系统中换流阀的损耗、变压器运行损耗和线路损耗的功率。
7.如权利要求6所述的深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，其特征在于：所述直流输电系统中换流阀的损耗和变压器运行损耗为，
P loss_trans =μ 1 S N×2，
P loss_sub =μ 2 S N×2，
式中，μ 1和μ 2分别为变压器和直流换流器换流阀的运行效率，S N为额定传输容量；
所述线路损耗的功率区分直流线路损耗和交流线路损耗，其中，
直流线路损耗为，
P loss_DC =(P/U DC)×R DC×2l，
式中，R DC为直流线路等效电阻，U DC直流母线电压，P为直流线路等效电阻，l为传输距离；
交流线路损耗为，
，
式中，R AC为交流线路等效电阻，U 1为交流母线电压，φ为功率因数角，P为直流线路等效电阻，l为传输距离。
8.如权利要求4所述的深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，其特征在于：所述年维护成本为，
C Mt =f m×C 1，
式中，f m为工程维护率，对直流输电系统为1.5%，对交流输电系统为2.1%，C 1为初始投资成本；
所述报废成本为，
C D=C ed-C er，
式中，C ed为拆除、销毁设备的费用，C er为设备的残值。
9.如权利要求1所述的深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，其特征在于：所述步骤S3，包括以下步骤：
S31、结合电压等级、传输容量和输电距离参数，给定送端发动机电压和变压器的阻抗值、受端电网系统的短路容量；
S32、在初始化的输电线路回数条件下，计算出线路传输单位公里的电阻和电纳，进一步求解送、受端系统的相位角差；
S33、计算输送线路的阻抗Z和导纳Y；
S34、计算交直流输电的静稳定传输极限、电压降稳定极限和热稳定极限；
S35、判断是否同时满足上述静稳定传输极限、电压降稳定极限和热稳定限制条件的交直流输电容量最大容量P max；
S36、如果传输有功功率P满足P≤P max，则输出交直流输电方案的输电回路数 n。
10.如权利要求9所述的深远海多电压等级下交直流电缆送出方案经济性优选方法，其特征在于：所述步骤S33中计算阻抗Z和导纳Y采用如下方式，
，
式中，Z、Y为线路阻抗和导纳，β为传输相位常数，l为传输距离，r 0 为线路传输单位公里的电阻，j为虚数符号，x 0 为线路传输单位公里的电抗，b 0 为线路传输单位公里的电纳。
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