一种风电场升压站选址方法及系统与流程

本发明涉及风电，具体而言，涉及一种风电场升压站选址方法及系统。

背景技术：

1、作为一种清洁的可再生能源，风力发电得到了广泛应用。风电技术也从过去的自发自用、独立运行的小型风力发电机发展成为多极联合并网运行的大型风力发电场。升压站是风电场的心脏，起着将风电机组的输出电压升高到更高等级电压并送出的作用。因此升压站选址是工程的重点工作。传统的风电场升压站选址大多依赖于工程经验和对地形图的综合分析，先在风电场范围内选取位置适宜的点位作为升压站选址的备选方案，再经过经济成本评估以及各种实地限制因素的衡量，确定升压站选址的优选方案。这种方法不仅会消耗大量的时间，还会因为人为误差影响选址方案的准确以及拖累整个风电投资项目的经济性。

2、随着地理信息系统(geographic information system，gis)的发展，gis与风电行业的结合的研究也逐渐紧密。利用gis技术分析、整理风电场的地理信息，能为风电场升压站的选址提供更精确的技术手段。然而现有选址方面的研究存在以下不足：研究多将选址因素罗列，将风电相关的数据整合至数据库中，而对数据的利用不够深入，规划方法较为简单；采用模糊集的方式来研究风场位置而模糊集关注的参数过于单一，无法保证其它选址因素对风场选址的影响。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种风电场升压站选址方法及系统解决了现有风电场升压站选址技术对数据利用不深入、参数单一从而选址效果不佳的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、第一方面，一种风电场升压站选址方法，包括以下步骤：

4、s1、通过gis系统获取风电场地理环境信息，并收集设施设备信息；

5、s2、根据风电场地理环境信息和设施设备信息，构建升压站建设成本函数；

6、s3、以升压站建设成本函数的全局最小作为寻优目标，迭代升压站位置，得到升压站选址结果。

7、进一步地，所述风电场地理环境信息和设施设备信息包括：风机总数、单位长度线路建设成本、升压站的修筑成本、各风机的位置坐标、单位长度线路功率损耗折算成本、各风机的装机容量、升压站的运行成本、升压站放置单位坡度成本、升压站进场道路单位长度修筑成本和地理限制升压站禁建区域。

8、进一步地，所述升压站建设成本函数为：

9、fcc＝ci+co+cs+cr

10、

11、其中，fcc为升压站建设成本函数，ci为升压站修筑成本，co为升压站运行成本，cs为升压站放置坡度成本，cr为升压站进场道路修筑成本，i为升压站索引标记，j为风机索引标记，n为升压站总数，m为风机总数，为单位长度线路建设成本，lij为第i升压站到第j风机的线路长度，fi为第i升压站的修筑成本。

12、进一步地，所述升压站运行成本的计算表达式为：

13、

14、其中，κ为单位长度线路功率损耗折算成本，wj为第j风机的装机容量，ui为第i升压站的运行成本。

15、进一步地，所述升压站放置坡度成本的计算表达式为：

16、

17、其中，为升压站放置平均单位坡度成本，θij为第i升压站与第j风机的坡度差值。

18、进一步地，所述升压站进场道路修筑成本的计算表达式为：

19、

20、其中，为升压站进场道路单位长度修筑成本，ri为第i升压站进场道路长度。

21、进一步地，所述步骤s3包括以下分步骤：

22、s31、在风电场区域内地理限制升压站禁建区域外的位置，随机设置各升压站的初始位置；

23、s32、以升压站建设成本函数的全局最小作为寻优目标，建立升压站位置迭代式；

24、s33、根据升压站位置迭代式，迭代升压站位置直至收敛，得到升压站选址结果。

25、进一步地，所述升压站位置迭代式为：

26、

27、

28、其中，xi(k)为第i升压站第k次迭代时的位置，xi(k+1)为第i升压站第k+1次迭代时的位置，xi′(k)为第i′升压站第k次迭代时的位置，α为第一迭代步长，rand为服从大于等于0且小于1的均匀分布的随机实数，β为第二迭代步长，e为自然常数，γ为指数系数，xno为地理限制升压站禁建区域。

29、第二方面，一种风电场升压站选址系统，采用上述的风电场升压站选址方法，包括：信息获取子系统、目标函数构建子系统和选址寻优子系统；

30、所述信息获取子系统用于通过gis系统获取风电场地理环境信息，并收集设施设备信息；

31、所述目标函数构建子系统用于根据风电场地理环境信息和设施设备信息，构建升压站建设成本函数；

32、所述选址寻优子系统用于以升压站建设成本函数的全局最小作为寻优目标，迭代升压站位置，得到升压站选址结果。

33、本发明的有益效果为：

34、(1)利用gis技术分析、整理风电场的地理信息，为风电场升压站的选址提供更精确的技术手段。

35、(2)建设成本函数将各个风电场地理信息和设施设备信息的工程信息相整合，多层次多要素地利用数据，全面分析升压站位置对风电场建设和运转效益的影响。

36、(3)本发明的迭代式及基于其的迭代方法，不仅考虑了各升压站相互影响的因素，还通过均匀分布的随机实数项加入了随机扰动因子，防止迭代陷入局部最优解，并考虑了地理限制升压站禁建区域，使升压站的地址自动搜索能力强，且相比于现有技术更能寻得全局最优解。

技术特征：

1.一种风电场升压站选址方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的风电场升压站选址方法，其特征在于，所述风电场地理环境信息和设施设备信息包括：风机总数、单位长度线路建设成本、升压站的修筑成本、各风机的位置坐标、单位长度线路功率损耗折算成本、各风机的装机容量、升压站的运行成本、升压站放置单位坡度成本、升压站进场道路单位长度修筑成本和地理限制升压站禁建区域。

3.根据权利要求2所述的风电场升压站选址方法，其特征在于，所述升压站建设成本函数为：

4.根据权利要求3所述的风电场升压站选址方法，其特征在于，所述升压站运行成本的计算表达式为：

5.根据权利要求4所述的风电场升压站选址方法，其特征在于，所述升压站放置坡度成本的计算表达式为：

6.根据权利要求5所述的风电场升压站选址方法，其特征在于，所述升压站进场道路修筑成本的计算表达式为：

7.根据权利要求6所述的风电场升压站选址方法，其特征在于，所述步骤s3包括以下分步骤：

8.根据权利要求7所述的风电场升压站选址方法，其特征在于，所述升压站位置迭代式为：

9.一种风电场升压站选址系统，其特征在于，采用如权利要求1至8任一项所述的风电场升压站选址方法，包括：信息获取子系统、目标函数构建子系统和选址寻优子系统；

技术总结
本发明提供了一种风电场升压站选址方法及系统，涉及风电技术领域，包括：通过GIS系统获取风电场地理环境信息，并收集设施设备信息；根据风电场地理环境信息和设施设备信息，构建升压站建设成本函数；以升压站建设成本函数的全局最小作为寻优目标，迭代升压站位置，得到升压站选址结果。本发明利用GIS技术分析、整理风电场的地理信息，为风电场升压站的选址提供更精确的技术手段。

技术研发人员：段瑞龙,王吉超,由梓默,郑权,史立志,刘畅
受保护的技术使用者：华能新能源股份有限公司河北分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12