基于拓撲冗余度評估的大型海上風電場集電系統優化

魏書榮, 劉昆侖， 符 楊， 馮煜堯， 胡 浩， 張開華

(1. 上海電力學院電氣工程學院， 上海市 200090； 2. 國網上海市電力公司電力科學研究院， 上海市 200437；3. 國網內蒙古東部電力有限公司， 內蒙古自治區呼和浩特市 010020； 4. 上海東海風力發電有限公司， 上海市 200433)

0 引言

集電系統是海上風電場的核心，關乎海上風電場的運行效率、性能與經濟收益，是海上風電場安全可靠運行的關鍵設備[1-2]。隨著海上風電開發的規模化、集群化、深遠海化發展[3-4]，海洋的更多不確定因素對集電系統的可靠性提出了更高的要求，迫切需要提出新的、更適應深遠海風電發展趨勢的集電系統優化模型與方法。文獻[5-6]建立了集電系統優化的基本模型，以中壓海纜投資成本為目標，給出了滿足海洋約束條件的成本最優方案，并對可靠性進行了評估[6]。文獻[7-9]則將可靠性折算成經濟成本統一考慮，其中文獻[7-8]用故障機會成本來考慮，文獻[9]則考慮的是中高壓海纜的網損成本。隨著研究的進一步深入，文獻[10]給出了集電系統的運維成本模型，并建立海上風電場集電系統的全壽命周期成本(LCC)模型。從25年運行期整體考慮，海上風電場的運行成本、維修成本以及故障成本之和甚至大于其建設成本，且集電系統全壽命周期成本包含了經濟性成本和可靠性成本兩部分，所以綜合考慮海上風電場集電系統的全壽命周期成本具有重要意義。

目前，這些模型都聚焦于工程上已有成熟案例的放射形結構[6]或環形結構[9]，放射形結構具有更低的成本但是可靠性略低，環形結構具有更高的可靠性但是成本高昂。……