[发明专利]一种海上风电场风机优化排布方法及系统

说明书

本发明公开了一种海上风电场风机优化排布方法及系统，属于海上风力发电技术领域，包括：S1，将风电场区域均匀划分为n×n的网格，各风机排布在网格交点处；S2，随机生成M组排布方案；S3，将每一组排布方案中相距小于距离阈值的风机发电量置零，并计算每一组排布方案对应的风电场尾流效率，作为适应度值；若存在适应度值大于尾流效率阈值，则取各适应度值中最大值对应的排布方案作为最佳排布方案；否则，执行S4；S4，若循环次数小于循环阈值，则执行S5；否则，执行S6；S5，从M组排布方案中随机复制M组排布方案，并进行交叉和变异操作，跳转到S3；S6，令n=2n，跳转到S1。能够大幅提升海上风电场发电效率。

技术领域

本发明属于海上风力发电技术领域，更具体地，涉及一种海上风电场风机优化排布方法及系统。

背景技术

随着风电行业竞价上网政策的推进，提高收益降低成本的需求越来越迫切，以往风机排布中大多采取手工排布，主观因素影响较大，难以实现机位排布真正最优化。将智能算法引入到风机排布中，自动搜索最优风机布局，能够更加充分利用风电场资源，提高经济效益。

现有技术中，为避免使用随机搜索算法寻优过程中出现风机距离过近情况，常简单地将网格间距规定为八倍风机半径。但由于网格间距过大，风机位置候选点数量不足以模拟风机所有可能排布位置，利用网格交点模拟风机位置的误差过大，在对百万千万级甚至千万千瓦级大规模风电场进行优化时，排布结果尾流效率难以满足建设要求。通过提高风电场网格精度，将增大风机排布自由度，可大大减小尾流损失；然而对于高精度网格中风机距离过近导致的尾流效应问题，尚无有效解决办法。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种海上风电场风机优化排布方法及系统，旨在提高风机排布的合理性，从而大幅提升风电场发电效率。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种海上风电场风机优化排布方法，包括：

S1，将风电场区域均匀划分为n×n的网格，各风机排布在网格交点处，n为满足n²≥N的整数，N为风机总数；

S2，随机生成M组排布方案；

S3，将每一组排布方案中相距小于距离阈值的风机发电量置零，并计算每一组排布方案对应的风电场尾流效率，作为适应度值；若存在适应度值大于尾流效率阈值，则取各适应度值中最大值对应的排布方案作为最佳排布方案；否则，执行S4；

S4，若循环次数小于循环阈值，则执行S5；否则，执行S6；

S5，以归一化的适应度值为复制概率，从所述M组排布方案中随机复制一组排布方案，重复M次，得到复制后的M组排布方案，对所述复制后的M组排布方案进行交叉和变异操作，跳转到S3；

S6，令n=2n，跳转到S1。

进一步地，针对每一组排布方案，将各风机所处位置的横、纵坐标用二进制数表示，并以将纵坐标二进制数拼接在横坐标二进制数后的方式作为遗传算法的种群个体的一串基因。

进一步地，所述S1中，n为2的幂次方。

进一步地，所述S3中，风电场尾流效率 =；

其中，为第个风机考虑尾流效应的发电量，为所有风机均不考虑尾流效应的发电量总和；

发电量由下式计算：

分别为启动风速、额定风速和切除风速，为第个风机的风速，为第个风机的额定发电量。

进一步地，第个风机的风速为：