海上风电场集电系统拓扑结构优化研究

为了优化海上风电场集电网络拓扑结构,选取受拓扑结构影响较大的中压海底电缆一次投资成本和运行损耗成本作为优化模型。通过改进模糊聚类算法,以集电系统电缆使用总长度最小为目标函数将风电场分区,在以Delaunay三角剖分技术形成的网络上动态调整各边权值并反复迭代后得到总费用最小的树状优化拓扑。算例结果证明算法的有效性,且传统的基于风机间距离的最小生成树算法优化结果得到进一步改善。     

多个海上风电场输电组网拓扑研究

多个海上风电场组网输电与陆地系统连接,可更好地实现海上风电场与大陆电网的协调对接。而输电组网的拓扑结构是其关键点之一。针对升压站和集控中心位置不确定,且升压站多条出线的情况,以最短交流海底电缆长度为优化目标,首先运用DFS(深度优先搜索法)和最短路径法形成初始方案,然后通过基于Dijkstra(迪杰斯特拉)算法的改进遗传算法进行拓扑优化。算例证明,该算法可自动生成多风电场输电组网的经济性最优拓扑方案,能够节省时间和人力,为未来多个风电场集群组网拓扑的自动生成提供有效的优化办法,对实际工程运用具有一定的指导意义。     

考虑障碍区影响的海上风电场集电系统拓扑设计

对于海上风电场集电系统的优化设计,现有设计方法大部分只考虑了电缆和开关的合理配置,而没有充分考虑障碍区对拓扑设计的影响。为此,本文提出了一种考虑障碍区影响的海上风电场集电系统拓扑优化设计方法。采用GIS技术对障碍区进行图层化处理,并利用最小面积不定形包围盒法将障碍区表示为最小面积矩形包围盒。在此基础上,结合Dijkstra算法与Prim算法的优点可得求取避障路径的优化算法,再通过基于层次分析法且兼顾经济性和可靠性两个方面影响因素的模糊综合评价模型来比较海上风电场集电系统的拓扑方案,就可完成海上风电场集电系统的最优拓扑设计。最后的算例及分析验证了本文算法的可行性。     

基于Q学习粒子群算法的海上风电场电气系统拓扑优化

针对多变电站海上风电场的电气系统拓扑优化,现有的方法一般根据预先确定的变电站个数将整体海上风电场划分为几个固定的子区域,然后分别进行独立的电缆连接布局优化,最终聚合得到整体方案.然而,采用固定的划分策略很难得到全局最优方案.因此,考虑多海上变电站选址、电缆选型、功率损耗等因素,以最小化成本为目标,建立多变电站海上风电场的电缆连接布局优化模型,并提出一种基于Voronoi自适应分区的Q学习粒子群算法进行求解.所提出的算法以Q学习粒子群算法为核心,设计一种基于Voronoi图的自适应分区策略实现自适应分区,并结合相应的编解码策略实现不同分区的电缆连接.最后,通过算例分析证明所提出模型以及算法的有效性.     

基于改进遗传算法的海上风电场集电系统拓扑优化

海上风电的集电系统的投资成本占比高，对集电系统的拓扑进行优化对降低固定投资有重要意义。集电系统的拓扑优化问题可转化成一个动态变权的最小生成树问题，由于边权变化与拓扑优化相互耦合，无法用传统的生成树方法求解。采用改进的遗传算法，通过优选初始种群、采用链表式编码、精英选择算子的环节改进，既提高了算法效率，又可处理海缆不可交叉等复杂约束。算例表明优化算法具有较好的寻优性和收敛性。     

海上风电场海缆布局优化设计方法北大核心CSCD

海上风电场海缆路径布置形式多样,不同路径形式对海缆综合成本影响较大。文中根据海上风电场电气组网特征,研究海缆布局优化设计方法,建立海缆建设成本和海缆运行损耗成本的优化模型,采用退火算法优化集电海缆拓扑结构,并考虑输电海缆路由结构,以海缆综合成本最低为目标,在全风电场范围内利用MATLAB插值拟合函数构建海缆综合成本与升压站位置的非线性函数关系,据此计算综合成本最小的目标升压站位置,从而确定海缆优化布置方案。通过案例计算,得到了良好的海缆优化布局方案,海缆综合成本有较大降低。结果表明:文中提出的优化设计方法有效,可为海上风电场海缆布局规划提供指导。     

基于尾流效应的海上风电场有功出力优化

以海上风电场风速平稳和尾流效应影响距离远为背景,提出基于尾流效应的海上风电场有功出力优化方案,使风电场各机组有功出力之和大于传统单机最大风能捕获方案。挖掘风电机组有功出力和尾流效应的关系,给出基于有功控制的尾流定量调控方法,并建立了风电场有功出力优化模型;重点研究了基于现有计算资源实现控制策略的方法:根据尾流传播路径,对风电场进行分组,有效降低控制对象数;根据风电机组运行与有功控制特性,降低优化方程求解的搜索空间,抑制计算规模;通过数据拟合,降低优化变量数,将离散域优化问题转化为连续域优化问题,便于使用具有广泛公信力的优化算法。仿真结果表明,提出的方案能有效提升风电场功率,在不增加风电硬件设备投资的前提下,提高风电场效益。     

基于禁忌搜索及模糊评价的配电网网架规划

提出了一种基于禁忌搜索及模糊评价的配电网网架规划优化算法.首先根据地理拓扑,通过Dijkstra最短路径算法生成树生成初始网架.在初始网架的基础上采用禁忌搜索策略按照模糊评分规则及网架的可行扩展供电范围对网架进行调整,得出基于地理信息的优化网架以及各回馈线出线路径的可行优化方案.随后给出了所述算法在实际算例中的应用.算例结果表明算法是可行而有效的.     

基于改进场景聚类算法的海上风电储能优化配置研究

在平滑海上风电出力波动的应用需求下,提出一种储能优化配置方法。利用小波包分解算法对海上风电出力曲线进行分解,得到储能系统全年功率响应曲线。采用基于云模型和模糊C均值聚类算法相结合的改进场景聚类算法,对储能全年功率响应曲线进行聚合,生成储能功率响应典型场景。以储能年综合成本最低为目标,构建储能优化配置模型。采用粒子群算法对海上风电储能优化配置模型进行求解,最后通过算例仿真对所提方法和模型进行分析验证。结果表明：所提模型和方法能综合考虑海上风电场侧储能的实际运行特性,可有效指导海上风电场的储能配置和建设规划。     

大型海上风电场集电系统拓扑结构优化与规划

集电网络是海上风电场电气系统的重要组成部分,其拓扑结构的设计选取与海底电缆的路径和截面密切相关。针对集电网络常见的放射形、环形2种结构,以电缆成本最优为目标,建立经济性优化模型,采用单亲遗传算法(single parent genetic algorithm,SPGA)对模型进行求解,以实际案例对2类结构的经济性进行优化,从中选取2种最优结构作可靠性评估,结合经济性及可靠性的定量分析数据,给出了每种方案的各自适用范围,为大型海上风电场集电网络规划提供了有效的优化方法。     

考虑风力发电随机性的配电网重构

针对含风力发电的配电网系统建立风力发电机和负荷随机模型.采用提出的粒子群引导的最小生成树算法对配电网进行重构,引入随机潮流分析风力发电机随机出力对配电网的影响,并以有功损耗期望值和静态不安全概率评价重构方案的优劣,获得合理的重构方案.该重构算法综合了粒子群优化算法和最小生成树算法的优点,避开了粒子群优化算法在优化过程中产生的大量无效解,引导生成树向目标函数最优方向发展.算例仿真结果表明,文中采用的方法不仅可以降低系统有功损耗,而且有效地解决了风力发电随机性对系统稳定性的影响.     

基于禁忌搜索及模糊评价的配电网网架规划

提出了一种基于禁忌搜索及模糊评价的配电网网架规划优化算法。首先根据地理拓扑,通过Dijkstra最短路径算法生成树生成初始网架。在初始网架的基础上采用禁忌搜索策略按照模糊评分规则及网架的可行扩展供电范围对网架进行调整,得出基于地理信息的优化网架以及各回馈线出线路径的可行优化方案。随后给出了所述算法在实际算例中的应用。算例结果表明算法是可行而有效的。     

辐射型配电网络可靠性中节点编号优化算法的研究

充分考虑10 kV配电网络辐射型的结构特点,优化节点编号方案,采用树结构的改进遍历算法,运用面向对象语言,对辐射型配电网络进行可靠性评估.在形成的树型拓扑结构中,以故障处为分界点,按靠近电源和远离电源将树分为向前和向后两部分,利用树的逆向遍历技术在向前部分仅搜索父节点即可确定故障的影响区域;在向后部分正向搜索判断故障区域内节点的故障类型.该方法表示简单,便于编程实现,大大提高了搜索效率;可准确地表示各种拓扑结构的辐射型网络,尤其适用于含有多分支馈线的复杂结构.求出的配电网络可靠性指标,为系统损失电量的计算及电网的规划等提供理论依据.     

海上风电经VSC-MTDC并网研究

文中建立了风电场经两种拓扑结构的VSC-MTDC并入电网的模型,两种模型为串联模型和并联模型,并基于两种拓扑结构的比较结果对多端柔性直流输电控制器进行了优化。仿真模型主要包括:风电场等效聚合模型,风电场换流站控制器,直流电缆的Bergeron模型。优化方法采用单纯形算法。将两种拓扑结构的模型进行了仿真分析,仿真结果显示,在考虑到受交流系统扰动以及风电场侧切机情况下的稳定性,并联系统更加适合海上风电场经柔性直流输电并网。采用单纯形优化后的VSC-MTDC动态响应能力相对于优化改进前有了很大的提高。     

海上风电场集群输电网可靠性分析

建立由多个海上风电场构成的海上风电集群输电网成为未来发展的必然趋势,不同的拓扑方案直接影响集群输电网的投资成本和输出电能的可靠性。为分析这种新型电力系统的可靠性,文中根据海上风电集群输电网的特点,利用所选择的可靠性评估方法进行可靠性量化分析,为海上风电场的集群设计建议合适的拓扑结构。基于图论的原理,对海上风电集群输电网络的最小路集进行分析,对不同集群输电网络拓扑结构下的故障概率、频次及时间等进行计算,最终得出各种拓扑结构方案的可靠性指标,从而利用相应指标筛选出满足可靠性的拓扑方案。     

基于粒子群算法的风电场集电系统优化设计

大型风电场的集电系统拓扑结构和配置,关系着整个风电场的安全和可靠运行,其建设成本是大型风电场投资成本的重要组成部分。文章总结了集电系统拓扑设计的三个主要依据,构建了可靠性和经济性评估模型,提出了考虑工程实际约束条件下采用K-means聚类和粒子群算法实现集电系统的优化设计方案,最后将所提方法模拟应用于某一海上风电场集电系统设计中,通过可靠性与经济性评估结果,证明了所提方法的有效性。     

基于AMI潮流匹配的中压配电网两阶段拓扑辨识

中压配电网拓扑结构变更频繁,基于遥信生成的网络拓扑具有较大的不确定性。为此,提出了一种基于高级量测体系AMI(advanced measurement infrastructure)潮流匹配的辐射状中压配电网两阶段拓扑辨识方法。首先,建立了中压配电网拓扑辨识的改进混合整数二次规划MIQP(mixed-integer quadratic programming)模型,进行初步拓扑辨识;其次,以MIQP结果作为初始拓扑进行局部邻域搜索,采用图的树生成算法生成一阶、二阶邻居生成树,以AMI注入功率量测为负荷依次进行潮流计算,选择电压估计值与量测值最匹配的生成树作为最终拓扑辨识结果;在局部邻域搜索过程中舍弃排名靠后的拓扑以降低潮流匹配计算量。通过33节点配电网算例验证了所提方法的有效性。     

基于改进遗传算法的配电网网架结构优化规划

配电网网架优化规划是一个具有多约束、非线性和离散性的复杂组合优化问题。对传统遗传算法进行改进,以线路投资、运行和用户停电损失费用最小为目标函数,采用基于生成树的拓扑分析方法,对初始种群进行选择,避免随机生成初始种群速度慢的缺点;采用最优个体保存策略和两两竞争相结合对种群进行选择;引入自适应交叉和变异,避免了算法早熟。算例结果表明了该改进算法的有效性和收敛性。     

海上风电场集群接入系统组网优化

当前海上风电发展表现出规模化、集群化的特点,海上风电场集群接入系统需求显著。但是,现有海上风电场电气系统相关研究都是基于单个风电场,场内风机位置相对集中、海上变电站数量有限,且未考虑其接入对陆上输电网规划的影响。这可能导致海缆拥挤,海域资源浪费,以及陆上电网扩建不合理等一系列问题。对此,提出基于公共站设计与公共电网设计的2种海上风电场集群接入系统的优化方法,建立统一的数学模型。针对传统聚类方法在海上变电站选址定容上存在的问题,该文提出一种改进FSDP算法,进行包含变电站选址定容与电网拓扑规划的接入系统二层优化。算例结果显示,公共电网模式整体经济性最佳,公共站模式海域资源占用最少。     

考虑双馈机组无功调节能力的海上风电场无功优化

针对目前海上风电场运行时大量无功传输会引起有功损耗增加的问题,分析了海上风电场集电系统各电气设备的无功特性,以及双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)无功出力约束、风速变化对风电场内部无功潮流影响,提出了在保证最大风能利用的前提下将双馈风力发电机组作为连续无功源参与风电场无功补偿的方式,在保证风电场内部节点电压质量的前提下同时获得风电场内部网损最小的目标。以各风电机组的无功实时输出值为控制对象,将风电场无功优化问题转换为一个多变量、多约束的非线性混合优化问题,并采用粒子群优化算法(particle swarm optimization algorithm,PSO)进行求解。算例结果验证了该方法的有效性。