[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

摘要

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。

主权项

1.一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η的方案，所述基准方案为两台主变压器容量之和等于海上风电场总装机容量，设风电场总装机容量为S，两台主变压器的容量分别为按裕度从小到大选择三个值η₁，η₂，η₃，计算出所选各个方案的主变压器投资成本，记为I₁，I₂，I₃；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Loss1，Loss2，Loss3，将主变压器损耗造成的经济损失和主变压器投资成本之和作为该方案的总成本，记为Invest1，Invest2，Invest3，其中，主变压器损耗造成的经济损失和主变压器投资成本之和作为该方案的总成本通过以下方式计算：步骤2.1：计算单台主变压器全年电能损耗：ΔW＝ΔP0t+ΔPk(Sjs/Sr)2τ，其中，ΔP0为单台主变压器空载损耗，ΔPk为负载损耗，t为全年小时数，τ为年等效损耗时间，Sjs为实际通过主变压器的容量，Sr为主变压器的额定容量；步骤2.2：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种方案中实际通过主变压器的容量S_js，其中，两台主变压器都不出现故障时，两台主变压器中通过的容量相同，每台主变压器中通过的容量分别为一台变压器出现故障时，通过主变压器的容量其中，p_v是风速对应的概率，P_w是风力发电机组在该风速时能发出的功率，V是风力发电机组可以发电的风速区间，N是海上风电场的风力发电机组台数，P_v为风速在小于V₁时风力发电机组的风功率曲线上该风速对应的发电量，P为风速在V₁以上时单台风力发电机组发电量，V₁是根据风力发电机组的风功率曲线得到风力发电机组在理论发电量时对应的风速；步骤2.3：计算在变压器的经济寿命周期内每种方案中由两台主变压器容量损耗造成的运行成本，并折现：其中，ΔW为各方案中单台主变压器全年电能损耗，r为利率，N1为风电场运行生命周期，k为上网电价；步骤2.4：对每种方案，将经济损失和主变压器投资成本之和作为该方案的总成本，记为Invest1，Invest2，Invest3；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F1，F2，F3；以及步骤4：将各方案的总成本和收益损失值的和记为Yi，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，变压器各选型方案进行成本效益分析包括以下步骤：步骤4.1：变压器各选型方案的成本分析曲线为一抛物线，Yi为抛物线上的点，对变压器初始选型方案进行初步判断，如果作为中间点的Yi不低于Yi两边的点，则所选区间是无效区间，需返回步骤1，重新选择三个点进行边界点的试算，直到得到有效区间为止；步骤4.2：如果中间点的Yi低于两边的点，则证明最优点在这个范围内，将由这三个点确定的区间分段，选择步长并逐点计算每个点的总成本和收益损失值的和，对这些点的Yi的值做曲线拟合，曲线的最低点对应的裕量值为变压器选型方案。