一种基于全寿命周期的海上风电场集电系统成本计算方法与流程

技术特征：

1.一种基于全寿命周期的海上风电场集电系统成本计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立海上风电场集电系统全寿命周期成本计算模型，该模型为：

P_V.sum＝[(1+r)^t-1]/[r(1+r)^t]

P_V＝1/(1+r)^t

其中，C为海上风电场集电系统全寿命周期总成本现值和，C_o为网损，C_M为维护成本，C_F为停电损失成本，C_I为初始投资成本，C_D为残值回收与处理成本，P_V.sum为年度投资费用的现值和折算系数，P_V为折现系数，r为折现率，t为整个寿命周期，I_imax为，K_i为海缆i长期允许载流量的总修正系数，I_i0为海缆i的长期载流量，S_imin为海缆i的短路热稳定要求的最小截面，I_i∞为海缆i的稳态短路电流，t_i为海缆i的短路时间，C_ir为海缆i的热稳定系数；

2)根据海上风电场集电系统全寿命周期成本计算模型获取海上风电场集电系统全寿命周期总成本最小现值和，并据此获取整个寿命周期内成本最小的集电系统拓扑结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于全寿命周期的海上风电场集电系统成本计算方法，其特征在于，所述的初始投资成本C_I的计算公式为：

C_I＝C_cab+C_inst

其中，C_cab为集电系统中电缆的购买费用，C_inst为集电系统中电缆铺设费用。

3.根据权利要求1所述的一种基于全寿命周期的海上风电场集电系统成本计算方法，其特征在于，所述的集电系统拓扑结构包括放射形结构和环形结构，所述的放射形结构包括无分支放射形结构和有分支放射形结构。

4.根据权利要求3所述的一种基于全寿命周期的海上风电场集电系统成本计算方法，其特征在于，所述的无分支放射形结构的网损年期望值C_ow为：

其中，c为海上风电上网价格，T为一年的小时数，I为风机以平均功率运行时的电流值，R_i为编号为i的海缆的电阻，q_i为编号为i的海缆的故障率，m为海上风电场集电系统中停机的机组台数，n为馈线海缆所带的风机总数，(iI)²中的i为第i段海缆所带的风机数。

5.根据权利要求3所述的一种基于全寿命周期的海上风电场集电系统成本计算方法，其特征在于，所述的环形结构的网损年期望值C_oi为：

C_oi＝C′_oi+C″_oi

其中，C′_oi为海上风电场集电系统有机组停运部分的网损期望值，C″_oi为海上风电场集电系统无机组停运部分的网损期望值，m为海上风电场集电系统中停机的机组台数，c为海上风电上网价格，T为一年的小时数，I为风机以平均功率运行时的电流值，n为一个环形结构所含的风机数，q_i为编号为i的海缆的故障率，q_j为编号为j的海缆的故障率，q_h为编号为h的海缆的故障率，R_k为编号为k的海缆的电阻，R_u为编号为u的海缆的电阻，R_i为编号为k的海缆的电阻，q₁为编号为1的海缆的故障率，即与变电站连接的海缆的故障率。

6.根据权利要求1所述的一种基于全寿命周期的海上风电场集电系统成本计算方法，其特征在于，所述的维护成本C_M的计算公式为：

C_M＝kc_m

其中，k为一串海缆一年发生故障的总次数，c_m为单次维修所需的费用。

7.根据权利要求3所述的一种基于全寿命周期的海上风电场集电系统成本计算方法，其特征在于，所述的停电损失成本包括无分支放射形结构的停电损失成本、有分支放射形结构的停电损失成本和环形停电损失成本：

所述的环形停电损失成本与无分支放射形结构的停电损失成本期望值C_Fi为：

其中，n为馈线海缆所带的总风机数，c为海上风电上网价格，T为一年的小时数，为风机的平均出力，P_m为海缆发生故障导致m台机组停机的概率。

8.根据权利要求3所述的一种基于全寿命周期的海上风电场集电系统成本计算方法，其特征在于，所述的有分支结构的放射形停电损失成本及网损通过以下步骤获得：

1)根据有分支放射形结构的海缆拓扑连接图中的主干海缆和分支海缆的位置和相互联系对每段海缆进行编码；

2)根据编码判断任意两段海缆是否为从属关系；

3)根据从属关系获取馈线海缆的停电损失成本及网损。