[发明专利]一种风电场增建光伏电站的集电系统网络优化方法

说明书

本发明是一种风电场增建光伏电站的集电系统网络优化方法，其特点是，它包括光伏阵列建设区域聚类方法和光伏阵列接线选择方法，根据风电场内满足可建设光伏阵列的区域，选择与光伏电站容量相匹配的光伏阵列建设区域个数以及光伏阵列间接线方式，采用FCM聚类算法对离散光伏阵列进行归类筛选，与传统扇面分割法相比降低光伏阵列网络接线总长度；无需对现有风电场进行大规模改造，在充分利用风电场剩余土地的前提下，实现对光伏电站集电系统的设计优化；具有科学合理，计算简单，易于实现，应用价值高，效果佳等优点。

技术领域

本发明涉及风光互补发电系统集电系统技术领域，是一种风电场增建光伏电站的集电系统网络优化方法。

背景技术

风能均属于低密度能源，大型风电场土地利用率较低，大规模开发占用很大面积的国有荒滩地，随着各地市、县新能源规划开发的推进，闲置的可利用荒漠土地骤然减少，可利用土地直接决定了新能源的远期开发容量。所以，在风电场中增建光伏电站也将成为未来开发新能源的发展方向。

相同容量的风电场和光伏电站占用土地面积相差约6～10倍，以50MW容量为例，风电场需要有效面积约为15～20平方公里，而光伏电站需要有效面积约为2～2.5平方公里。所以，在已建风电场中增建光伏发电阵列具有可行性。根据已有风力发电机布置规划光伏阵列可建区域并结合风电场外送容量，一般情况下场区内总的可建设光伏阵列区域数目要多于风光互补容量计算后应建单元发电阵列数目，这就导致光伏阵列选址时面临可建设光伏阵列区域冗余问题，科学的选择建设区域可以节约电缆的投资成本。西北地区风能和太阳能资源都很丰富，在同一块土地上风电和光伏共建开发能够极大提高土地利用率，增加新能源开发容量。

在已建风电场中增建光伏发电阵列的集电系统不同于传统海上风电或光伏电站的集电系统。传统海上风电或光伏电站的发电单元较为集中且各发电单元所占区域不存在冗余。然而，在风电场中增建光伏发电阵列，由于大规模光伏电站一般选择1MW单元光伏阵列作为基本发电单元，从数值上看，增建光伏电站的容量等于增建光伏阵列的个数。所以，其集电系统设计不仅要考虑在冗余的可建设光伏阵列区域中选择多少数目的1MW单元光伏阵列的问题，还要考虑如何对风电场内离散的光伏阵列进行网络优化的问题。

发明内容

本发明的目的是，提供一种具有计算简单、结果合理、易于实现且应用价值高的一种风电场增建光伏电站的集电系统网络优化方法。

本发明的目的是由以下技术方案来实现的：

一种风电场增建光伏电站的集电系统网络优化方法，其特征是，它包括以下步骤：

(1)可建设光伏阵列区域聚类方法

根据已有风力发电机布置规划可建设光伏阵列区域，对可建设光伏阵列区域采用聚类算法进行分组。模糊C-均值聚类算法通过优化目标函数得到每个样本点对所有类中心的隶属度，从而决定样本点的类属以达到自动对样本数据进行分类的目的。在直角坐标系中设定风电场内可建设光伏阵列区域坐标，由进线数目可知可建设光伏阵列区域被分为T类，应用模糊C-均值聚类算法可以实现可建设光伏阵列区域的聚类，绘制可建设光伏阵列区域分类图。

在经过模糊C-均值聚类算法得到聚类区域，可知每个聚类区域可建设光伏阵列区域个数。

设每个聚类区域包含可建设光伏阵列区域数目为m，设定判断选择聚类区域条件。

式中：N为各聚类区域最多可建设光伏阵列区域的个数；K为升压站进线数目；S为光伏电站容量；floor(x)是取整函数；mod(x)是取余函数。

通过筛选出满足判断条件的聚类区域，采用模糊C-均值聚类算法可以得到各聚类区域聚类中心的坐标为(x_i,y_i)，升压站坐标用(x₀,y₀)表示，则各聚类区域聚类中心到升压站距离可用式(2)表示。