[发明专利]计及转供能力的海上风电场主变压器容量优化方法

说明书

本发明涉及一种计及转供能力的海上风电场主变压器容量优化方法，包括根据海上风电场总装机容量，给出汇集变电站主变压器容量选择方案，按裕度从小到大选择三个值，计算出所选各个方案的主变压器投资成本；计算出在整个变压器的经济寿命周期内，将所选方案由于主变压器损耗造成的经济损失，将主变压器损耗造成的经济损失和变压器投资成本之和作为该方案的总成本；基于海上风资源出力特性，计算每个方案在整个变压器经济寿命周期内，由一台主变压器故障造成的电量损失，并根据上网电价转化为收益损失值；将各方案的总成本和收益损失值的和作为各方案的效益的评估标准，对变压器各选型方案进行成本效益分析，得到变压器选型方案。

技术领域

本发明属于海上风电场优化设计技术领域。尤其涉及一种海上风电场主变压器容量优化方法。

背景技术

风力资源逐步成为除水力发电以外最成熟、最现实的一种可再生能源。相对于陆上风电场，海上风力发电的运行环境较为独特。海上风电场具有平均风速高、年利用小时数高、风电机组单机容量更大等优点。但同时海上环境条件更为严酷，海上风电场设备更易受到盐雾、台风、海浪等恶劣自然条件影响，风电机组部件失效加快，机械与电气系统故障率上升，另外，海上的风浪条件极大地限制了海上风电场的可进入性，阻碍运行维护方案的实施，导致机组停运时间延长、机组可利用率下降。海上风电场设备的可靠性极大影响风电场的功率送出和效率，比内陆风电场有更高的可靠性要求，设备冗余度也要求更大。海上风电场汇集变电站主变压器容量优化作为海上风电场设计的一个环节，直接对未来风电场的网络结构、可靠性供电及经济性产生影响。

海上风电场汇集变电站主变压器一般设置为两台，当一台主变压器发生故障时，另一台可发出大部分风力发电机组装机容量。主变压器的容量越大，变压器的转供能力越强，即在一台主变压器发生故障时，另一台能多送出的风力发电量越大，对保障海上风电场的发电效益具有积极的作用，但是变压器容量大意味着高的投资成本和变压器损耗。从可靠性的角度上讲，变压器转供能力与其故障率、评价修复时间等可靠性参数密切相关，所以要结合主变压器的可靠性数据来进行转供能力的分析。因此选择合理的主变压器容量，需要综合考虑可靠性和经济性的平衡优化。目前主变压器容量选择多是根据风电场装机容量留出一定裕量。但对于留出多少裕量，一般为经验决策，对于变压器留出裕量与海上风电场的经济效益之间的关系缺少一定的理论研究。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种合理选择主变压器容量的计及转供能力的海上风电场主变压器容量优化方法。

一种计及转供能力的海上风电场主变压器容量优化方法，包括以下步骤：步骤1，根据海上风电场总装机容量，给出汇集变电站主变压器容量选择方案，包括基准方案和一系列留有部分裕量的方案，按裕度从小到大选择三个值，计算出所选各个方案的主变压器投资成本，记为；步骤2，计算出在整个变压器的经济寿命周期内，将所选方案由于主变压器损耗造成的经济损失，记为，将主变压器损耗造成的经济损失和变压器投资成本之和作为该方案的总成本，记为；步骤3，基于海上风资源出力特性，并根据风力发电机的风功率曲线和风电场区的风速风能直方图相关数据，计算每个方案在整个变压器经济寿命周期内，由一台主变压器故障造成的电量损失，并根据上网电价转化为收益损失值，记为；以及步骤4：将各方案的总成本和收益损失值的和记为，并以此作为各方案的效益的评估标准，对变压器各选型方案进行成本效益分析，得到变压器选型方案。

相对于现有技术，本发明提供的计及转供能力的海上风电场主变压器容量优化方法，结合海上风资源的出力特性，考虑了主变压器容量对海上风电场经济效益的影响，综合考虑了投资、损耗、收益三个方面，提出了一种海上风电场汇集升压站主变容量选择的优化方案，得到了海上风电场汇集变电站可靠性和经济性的最优关系。

附图说明

图1为计及转供能力的海上风电场主变压器容量优化方法的流程图。

图2为图1所示方法中海上风电场风力发电机组的功率曲线。