一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法与流程

本发明涉及海上风电输电系统优化，尤其涉及一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法。

背景技术：

1、随着海上风电场规模化远海化的发展趋势，建立远海风电机组并开发“能源岛”，有助于增加深水海域风能的开发。海上风电场与邻近能源岛相连接，对于距离岛屿较远的风电场，需要选择建设海上升压站将邻近的风电场产生的电能输送至能源岛进行存储以及使用，存储在能源岛的电能也可以输送至陆上换流站进行使用。现有的相似问题模型有层次化设施选址问题，基于这个问题模型进行的多层设施选址优化主要分为三类：1）基于启发式的算法；2）基于智能算法的求解，此种算法其得到的最优解为近似最优解，且比较容易陷入局部最优解，所求得的近似最优解与实际最优解之间 的差距无法衡量和估计；3）基于数学规划的方法，分支定界法，可以保证最优解但需要求解器价格较高，且对于大型风场计算时间长 。目前存在的问题是对现有问题模型直接采用无论是数学规划方法或是现有启发式方法，都需要求解计算复杂度较高，计算方法不灵活。

2、例如，一种在中国专利文献上公开的“海上风电集群输电系统结构优化方法及存储介质”，其公告号：cn107609694b，公开了包括：根据输入的海上风电集群的信息，获取海上风电集群输电系统结构的表达模型；根据所述表达模型，构建海上风电集群输电系统结构优化的目标函数；基于蚁群算法对所述目标函数获取最优解集，获得风电集群输电海缆结构矩阵；根据所述风电集群输电海缆结构矩阵，架构海上风电集群输电系统结构，该方案也存在优化过程不灵活的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术不能灵活优化面向能源岛的海上风电输电系统的问题，本发明提供一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法，将问题模型构建成一个混合整数线性规划问题，进而解决包含整数变量和连续变量的优化问题实现能源岛的选址。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法，包括：根据贪心算法确定海上升压站的位置和数量更新海上风电场集合；

4、根据海上风电场集合确定初始连接关系变量集合，并对连接关系变量集合中的连接关系变量排序；

5、建立连接关系变量基于e-mflp模型的目标函数和对应约束条件，基于自适应核搜索方法的特点对所述的目标函数进行模型放缩；

6、根据模型放缩后的目标函数基于混合整数线性规划采用自适应核搜索方法迭代求解，得到连接关系变量形成的最优向量解。将问题模型构建成一个混合整数线性规划问题，解决包含整数变量和连续变量的优化问题，实现能源岛的选址。实现能源岛和陆上换流站的最优连接，确保整体成本最低。

7、作为优选的，连接关系变量包括海上风电场和能源岛连接的变量，包括能源岛和和陆上换流站连接的变量，包括海上风电场和陆上换流站连接的变量。灵活确定海上风电场不同设置方式下整个能源传输系统中的变量。

8、作为优选的，对应约束条件包括，能源岛的容量约束和陆上换流站的容量约束，还包括海上风电场和能源岛的连接数量约束。容量约束使得资源能够在能源岛和陆上换流站之间得到有效分配，避免资源浪费或过载情况。连接数量约束促使更均衡地分配海上风电场的输出，指导海上风电场与能源岛之间的最优连接方式。

9、作为优选的，包括通过启发式算法生成若干个海上升压站；确定初始海上风电场的集合，结合海上升压站更新海上风电场的集合。启发式算法能够生成多个潜在的海上升压站位置，这有助于在广阔的海域中找到最优或接近最优的布局方案。通过更新海上风电场的集合，可以确保风电场与升压站之间的有效连接，从而优化资源配置和提高能源传输效率。

10、作为优选的，包括将范围阈值内无能源岛的海上风电场设立为远海风电场，根据远海风电场的位置确定海上升压站的位置和数量。便于确定特殊情况下的系统布置。

11、作为优选的，包括确定电缆成本目标函数，根据电缆成本目标函数筛选更新后的海上风电场集合中的激活海上风电场。实现对海上风电场的进一步筛选。

12、作为优选的，包括确定模型放缩后的自适应核心搜索模型，所述的自适应核心搜索模型中将连接关系变量作为二元变量，根据海上升压站连接能源岛的情况更新核心。能够更精确地描述海上风电场、能源岛和陆上换流站之间的连接状态。二元变量的简洁性有助于减少模型计算量，提高搜索效率。

13、作为优选的，包括将海上升压站与能源岛的连接关系投射到更新后的海上风电场集合中；确定海上风电场与陆上换流站的连接关系集合，确定对应的约束条件。实现对整个海上风电系统的布局进行优化，通过多样化的连接关系，实现灵活优化，

14、作为优选的，包括，在每次迭代中，向自适应核心搜索模型的核心增加一组新的索引集合。实现优化过程中的动态更新，逐渐扩大搜索范围，实现对于每个海上风电场的灵活优化。

15、作为优选的，包括确定连接关系变量中最具潜力的连接关系变量，对最具潜力的连接关系变量进行自适应核心搜索。减少无用搜索，提高优化效率。

16、本发明具有如下优点：

17、（1）将问题模型构建成一个混合整数线性规划（milp）问题，进而解决包含整数变量和连续变量的优化问题，也就是可以实现能源岛的选址；（2）灵活确定海上风电场不同设置方式下整个能源传输系统中的变量；（3）能够更精确地描述海上风电场、能源岛和陆上换流站之间的连接状态。二元变量的简洁性有助于减少模型计算量，提高搜索效率。

技术特征：

1.一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法，其特征在于，包括：根据贪心算法确定海上升压站的位置和数量更新海上风电场集合；

2.根据权利要求1所述的一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法，其特征在于，连接关系变量包括海上风电场和能源岛连接的变量，包括能源岛和陆上换流站连接的变量，包括海上风电场和陆上换流站连接的变量。

3.根据权利要求2所述的一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法，其特征在于，对应约束条件包括，能源岛的容量约束和陆上换流站的容量约束，还包括海上风电场和能源岛的连接数量约束。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法，其特征在于，包括通过启发式算法生成若干个海上升压站；确定初始海上风电场的集合，结合海上升压站更新海上风电场的集合。

5.根据权利要求4所述的一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法，其特征在于，包括将范围阈值内无能源岛的海上风电场设立为远海风电场，根据远海风电场的位置确定海上升压站的位置和数量。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法，其特征在于，包括确定电缆成本目标函数，根据电缆成本目标函数筛选更新后的海上风电场集合中的激活海上风电场。

7.根据权利要求1所述的一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法，其特征在于，包括确定模型放缩后的自适应核心搜索模型，所述的自适应核心搜索模型中将连接关系变量作为二元变量，根据海上升压站连接能源岛的情况更新核心。

8.根据权利要求7所述的一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法，其特征在于，包括将海上升压站与能源岛的连接关系投射到更新后的海上风电场集合中；确定海上风电场与陆上换流站的连接关系集合，确定对应的约束条件。

9.根据权利要求7或8所述的一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法，其特征在于，包括，在每次迭代中，向自适应核心搜索模型的核心增加一组新的索引集合。

10.根据权利要求7或8所述的一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法，其特征在于，包括确定连接关系变量中最具潜力的连接关系变量，对最具潜力的连接关系变量进行自适应核心搜索。

技术总结本发明公开了一种多层设施互联的海上风电输电系统优化方法，包括：根据贪心算法确定海上升压站的位置和数量更新海上风电场集合；根据海上风电场集合确定初始连接关系变量集合，并对连接关系变量集合中的连接关系变量排序；建立连接关系变量基于E‑MFLP模型的目标函数和对应约束条件，通过自适应核搜索方法对所述的目标函数进行模型放缩；根据模型放缩后的目标函数基于混合整数线性规划迭代求解，得到连接关系变量形成的最优向量解。将问题模型构建成一个混合整数线性规划问题，解决包含整数变量和连续变量的优化问题，实现能源岛的选址；实现能源岛和陆上换流站的最优连接，确保整体成本最低。技术研发人员：王同宇,侯鹏,赵中阳,孙士恩,滕卫明,高翔,郑成航,寿春晖,吴伊雯,朱金奎,王恩予受保护的技术使用者：浙江省白马湖实验室有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26