[发明专利]基于分区组合Kruskal算法的海上风电场拓扑设计方法

说明书

本发明公开了基于分区组合Kruskal算法的海上风电场拓扑设计方法，通过预先对待求拓扑结构中的风机进行逐一分区以降低汇流到母线时电缆的载流量；具体思路为：预先录入线路预期最大载流量为k台风机发出的功率量，由于标准Kruskal算法得出的结果必定会将树的所有节点通过一根线连接至汇流母线，则对于总风机数为m的风电场划分的区域数n即是m/k的值，m/k的值小数直接进位，再将节点集平均分布到各个分区，即可保证每个分区中的节点数都不超过允许的最大载流量，在计算程序中，需要对排列组合算法进行迭代的方式枚举各个分区分配到不同节点的所有情况；本发明的方法保证了每个分区的汇流线载流量都不会超过线路最大载流量，同时其经济性也优于标准Kruskal算法。

技术领域

本发明属于电源规划领域，具体涉及基于分区组合Kruskal算法的海上风电场拓扑设计方法。

背景技术

能源问题愈发严重的今天，风力发电已被诸多国家重视并开发，研究也趋于成熟，已经成为了新能源发电的最重要形式之一。而海上风能相比于陆地风能更是具有风速稳定、单机效率高等优点，是未来新能源体系中不可替代的组成部分。但由于海上风电场成本十分高昂，维护难度大，因此如何提高海上风电场的技术经济价值是促使海上风能被大量利用的必要条件。

针对现有海上风电场规划设计中普遍采用典型放射形或其它规则排列的拓扑结构设计可能造成集电线路成本不经济的问题，可以采用基于Kruskal最小生成树原理的风电场内部拓扑优化方法。首先对海上风电场内部拓扑结构进行了分析，根据现今海上风电场内部拓扑结构设计的冗余与不足点，可采用基于Kruskal算法的海上风电场拓扑结构优化方法，能够减小海上风电场内部拓扑的电缆总成本。

然而，标准Kruskal算法直接应用于风电场拓扑结构计算中可能出现线路载流量过于集中的问题，是海上风电场拓扑结果设计中亟待解决的难题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供基于分区组合Kruskal算法的海上风电场拓扑设计方法，对使用标准Kruskal算法的数据进行预处理，将风机划分区域后再进行Kruskal计算来保证每个区的汇流线载流量都不会超过线路最大载流量。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

基于分区组合Kruskal算法的海上风电场拓扑设计方法，其特征在于：对使用标准Kruskal算法的数据进行预处理，将风机划分区域后再进行标准Kruskal计算，来保证每个区的汇流线载流量都不会超过线路最大载流量，即通过预先对待求拓扑结构中的风机进行逐一分区降低汇流到母线时电缆的载流量，使其满足要求。

所述基于分区组合Kruskal算法的海上风电场拓扑设计方法，包括以下步骤：

步骤一：将风机位置录入，形成路径权重集，录入载流量限制，设置分区节点数；即预先录入线路预期最大载流量为k台风机发出的功率量，由于标准Kruskal算法得出的结果必定会将树的所有节点通过一根线连接至汇流母线，则对于总风机数为m的风电场划分的区域数n即是m/k的值，m/k的值小数直接进位，再将树的所有节点平均分布到各个分区，即能够保证每个分区中的节点数都不超过允许的最大载流量；

步骤二：对第i个分区M_i排列组合分配节点；

步骤三：判断是否i＝n，如果不满足，令

其中，i为标记当前需要排列组合的分区，初值为1，M为可分配节点集，用于记录每次分配时还可供M_i分区选取的节点，初始化后为初始节点集，n为总分区数；即对分区号i和可分配节点集M进行更新；同时返回步骤二；