[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

摘要

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。

主权项

1.一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(xi,yi)，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，式中：li为各聚类区域聚类中心到升压站距离；i∈[1,N]，对li由小到大进行排序，选取与升压站距离最近的k个聚类区域，选出的聚类区域作为一组基本集合，当经过模糊C‑均值聚类算法得到聚类区域内的可建设光伏阵列区域的数目少于设定判断条件数即λ≤m≤N时，保留该可建设光伏阵列区域数目；若聚类区域内的可建设光伏阵列区域的数目多于设定判断条件数即m＞N时，则对该聚类区域再次进行分类，最终使每个聚类区域可建设光伏阵列区域数目均满足λ≤m≤N，其中λ为聚类区域包含可建设光伏阵列区域的数目下限，1)按照上述内容确定基本集合，判断基本集合聚类区域可建设光伏阵列区域数目N1是否等于S，如果N1＜S，则还需确定S‑N1个区域，设各剩余聚类区域聚类中心坐标为(xis,yis)，各基本集合聚类区域聚类中心坐标用(xj,yj)表示，则各剩余聚类区域聚类中心到各基本集合聚类区域聚类中心的距离可用式(3)表示，式中：lis,j为各剩余聚类区域聚类中心到各基本集合聚类区域聚类中心的距离；Q为风电场聚类区域总数；H为各基本集合聚类区域总数；is∈[1,Q‑H],j∈[1,H]，由式(3)可知，首先选取到基本集合聚类区域聚类中心距离近的聚类区域进行可建设光伏阵列区域选址，则在待选区域中可建设光伏阵列区域接入端坐标为(xid,yid)，该待选区域距离基本集合中较近的聚类区域聚类中心坐标用(xjb,yjb)表示，则各可建设光伏阵列区域接入端到距离基本集合中较近的聚类区域聚类中心距离可用式(4)表示，式中：lid为各可建设光伏阵列区域接入端到距离基本集合中较近的聚类区域聚类中心距离；id∈[1,M]，M为待选区域内可建设光伏阵列区域数目，选择距离最小的接入端对应的可建设光伏阵列区域并入基本集合聚类区域中，然后计算该待选区域剩余聚类区域聚类中心，重复上述过程，逐一选取可建设光伏阵列区域，直至N1＝S，2)按照上述内容确定基本集合，判断基本集合聚类区域可建设光伏阵列区域数N1是否等于S，如果N1＞S，则还需去除N1‑S个区域，设各基本集合聚类区域聚类中心坐标用(xj,yj)表示，升压站坐标用(x0,y0)表示，则各基本集合聚类区域聚类中心到升压站距离可用式(5)表示，式中：ljz为各基本集合聚类区域聚类中心到升压站距离；jz∈[1,Q]，Q为风电场聚类区域总数，由式(5)可知，首先选取到升压站距离最远的基本集合聚类区域进行去除冗余的可建设光伏阵列区域，则在待选区域可建设光伏阵列区域接入端坐标为(xidd,yidd)，该待选区域聚类中心坐标用(xd0,yd0)表示，则可建设光伏阵列区域接入端到聚类中心距离可用式(6)表示，式中：liz为各可建设光伏阵列区域接入端到聚类中心距离；iz∈[1,M],M为待选区域内可建设光伏阵列区域数目，在基本集合聚类区域中去除最远的一个可建设光伏阵列区域，然后计算该基本集合聚类区域剩余聚类区域聚类中心，重复上述过程，逐一去除可建设光伏阵列区域，直至N1＝S，当基本集合聚类区域中可建设光伏阵列区域数目等于应建光伏阵列区域数即N1＝S时，对基本集合内可建设光伏阵列区域再次聚类进而完成可建设光伏阵列区域的分组，(2)光伏阵列接线选择方法集电系统常见的接线方式包括放射形、单边环形和双边环形，若接线方式为放射形，则采用Prim算法求解并选出离散的光伏阵列间路径最小的接线方式；若接线方式为单边环形或双边环形，则采用多旅行商问题求解并选出离散的光伏阵列间路径最小的接线方式，在集电系统常见的三类接线方式中，通过对集电系统不同接线方式可靠性进行评价，选择满足供电可靠性要求的接线方式，最终确定风电场内离散的光伏阵列间最优接线方式。