[发明专利]一种海上风电场集电系统优化设计方法和系统

权利要求书

1.一种海上风电场集电系统优化设计方法，其特征在于：包括如下具体步骤：

1)获取海上风电场初始数据；所述初始数据包括海上风机坐标、陆上升压站坐标、海缆以及变压器数据；

2)分别采用集中式海上升压站优化模式和海上轻型升压站优化模式，依据所述初始数据对集电系统按电压等级进行拓扑优化，获取各优化模式下各电压等级对应的拓扑优化结果，并作为备选方案；

所述海上轻型升压站优化模式的优化过程包括：

2.1)采用k-medoids聚类算法按如下方法确定轻型升压站风机坐标：

2.1.1)确定轻型升压站数目k和待聚类风机坐标；

2.1.2)采用随机选择法确定k个初始聚类中心，作为轻型升压站风机坐标；

2.1.3)根据最近原则进行聚类，依次计算每个待聚类风机到k个轻型升压站的距离，再按照距k个轻型升压站距离最近的原则，分别计算除了轻型升压站之外的待聚类风机到所有轻型升压站的距离，选择到轻型升压站距离最小的，归为一类，再计算所有待聚类风机到每一个轻型升压站的总距离，其中第i个轻型升压站对应的总距离D_Ti为：

D_Ti＝k₁D_Hi+k₂D_Mi

其中，D_Ti为第i个轻型升压站对应的总距离，即第i个轻型升压站到陆上升压站的总距离和第i个轻型升压站与第j台待聚类风机之间的总距离之和；k₁、k₂分别为中压海缆、高压海缆的价格系数；D_Hi为第i个轻型升压站到陆上升压站的总距离；D_Mi为第i个轻型升压站与第j台待聚类风机之间的总距离；d_i^s2land为第i个轻型升压站和陆上升压站之间的距离，k为轻型升压站个数；d_ij^WT2s为第i个聚类内的第j台待聚类风机到第i个轻型升压站坐标的距离；j＝1，2，...，p，p为第i个聚类内的待聚类风机总数；

2.1.4)重新确定k个聚类中心；

2.1.5)重复2.1.3)～2.1.4)，比较每一个轻型升压站风机对应的总距离，取最小值时的聚类中心坐标确定为轻型升压站风机坐标；

2.2)基于所述轻型升压站风机坐标，利用单亲遗传算法求解集电系统拓扑结构，其中，单亲遗传算法的目标函数和约束条件分别为：

目标函数：

约束条件：

x_ij＝0或1,j＝0,1,...,X_i

其中，x_ij为第i个轻型升压站和第i个聚类内的第j个风机之间的通断系数，x_ij为1时，x_ij表示第i个轻型升压站和第i个聚类内的第j个风机已串联，x_ij为0时，x_ij表示第i个轻型升压站和第i个聚类内的第j个风机未串联d_ij为第i个轻型升压站与第i个聚类内的j台风机之间的距离；z为单条环路电缆长度，当z到达最小时，获取集电系统拓扑图形；

3)对所述备选方案，进行多方博弈评估优化，输出优化结果。

2.根据权利要求1所述的海上风电场集电系统优化设计方法，其特征在于：所述电压等级包括35kV、66kV。

3.根据权利要求1所述的海上风电场集电系统优化设计方法，其特征在于：所述多方博弈评估优化包括：

基于纳什定理，以集电系统全寿命周期成本为经济性评价指标、风电场整体辐射影响范围作为一类环境评价指标、海缆铺设占用的海底资源面积作为二类环境评级指标以及风电场可用容量作为可靠性评价指标，形成优化体系，求解集电系统联合博弈优化模型，确定支付函数以及各评价指标所占权重，对备选方案进行评价，获取最优方案。