[发明专利]一种考虑电磁环境约束的海上风电集电系统优化设计方法

说明书

本发明涉及一种考虑电磁环境约束的海上风电集电系统优化设计方法，包括：1)根据风电场风机坐标、海缆以及电气设备数据，对集电系统进行分区优化；2)对分区优化后的集电系统拓扑结构进行优化，以全寿命周期成本C作为优化模型的目标函数，并且设置磁场限制条件进行约束，获取多个备选优化方案；3)计算不同约束梯度下每个备选优化方案下集电系统的电磁污染整体范围，并对多个备选优化方案进行多方博弈评估，最终获得最优方案。与现有技术相比，本发明具有实现经济性、亲环境性和可靠性的最优规划等优点。

技术领域

本发明涉及海上风电集电系统优化设计领域，尤其是涉及一种考虑电磁环境 约束的海上风电集电系统优化设计方法。

背景技术

海上风场资源丰富、发电时长高、适宜大规模开发，已成为可再生能源发展 领域的焦点。随着开发强度的加大，海上风电场的数量正在全世界范围内不断增加， 且选址范围逐渐推向远海海域，其装机容量、电缆传输功率、电压等级均有明显提 升。长远来看，海上风场的数量和容量大幅提高是必然趋势，由此带来的海洋生态 失衡问题不可小觑。

随着对海洋认识的加深，如何合理有序开发，保持海洋生产力的持续发展逐 渐成为各国共识。欧洲在海上风电方面起步较早，技术成熟，风场运行对于海洋环 境的影响已经引起各国的广泛关注。海上风电场在其数十年的运行过程中，海底电 缆产生电磁污染具有累积性和长期性，英国、丹麦等国家基于风电场感应磁场对海 洋生态的影响已开展一系列研究。Faria J B,Neves M G D在Transactions on Power Delivery发表篇名为Accurate evaluation of indoor triplex cable capacitances taking conductorproximity effects into account的文章，提出海上风电场感应磁场的主要包 括三部分，即风机感应磁场、升压站磁场和海缆运行感应磁场，其中升压站以及海 缆的感应磁场影响程度较高。感应磁场对鱼类的繁殖和生理等均有一定影响， Sadowski M,Winnicki A,Formicki K等人在Acta Ichthyologica Et Piscatoria发表篇 名为The effect ofmagnetic field on permeability of egg shells of salmonid fishes的文 章，研究显示磁场暴露能够延缓海胆以及鱼类的胚胎发育,并能改变其循环运动。 KrzemieniewskiM,Teodorowicz M,Debowski M等人在Aquaculture Research发表篇 名为Effect of aconstant magnetic field on water quality and rearing of European sheatfishSilurus glanis L.larvae的文章，提及到当欧洲鲇鱼暴露于一个磁场强度为 0.4—0.6T的磁场中时，其生物量下降，死亡率升高。