【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)屬于風(fēng)力發(fā)電，特別涉及一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、風(fēng)力發(fā)電因其環(huán)保、低碳的特性，已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段之一。風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的規(guī)劃與建設(shè)過(guò)程中，風(fēng)電機(jī)組的排布問(wèn)題直接關(guān)系到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效率、建設(shè)成本以及環(huán)境影響等多個(gè)方面。因此，如何優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組的排布成為風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題。
2、目前風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化的發(fā)展主要集中在搜索算法方面。隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)化算法的進(jìn)步，越來(lái)越多的智能優(yōu)化算法被應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化中，如遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法和模擬退火算法等。這些算法通過(guò)模擬真實(shí)的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境和優(yōu)化計(jì)算，可以在更大程度上提高風(fēng)電場(chǎng)的整體效益。這些算法大多建立在理想條件下，認(rèn)為整個(gè)風(fēng)資源圖譜中的所有區(qū)域均可以布放風(fēng)電機(jī)組。
3、然而，風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)需要在現(xiàn)實(shí)空間中進(jìn)行，受到地形地貌、土地利用、環(huán)境保護(hù)、噪聲控制和安全距離等多種區(qū)域限制條件的影響。這些限制條件使得風(fēng)電機(jī)組布置的區(qū)域往往不為規(guī)則的矩形空間，因此排布問(wèn)題變得更加復(fù)雜。如何在考慮這些區(qū)域限制條件下，合理地實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化，目前相關(guān)技術(shù)研究還比較少。因此，提出一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法及系統(tǒng)，可以在保證風(fēng)資源利用效率的前提下，更好地滿足現(xiàn)實(shí)情況中復(fù)雜的各種區(qū)域限制要求，具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)的目的是提供一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)實(shí)復(fù)雜區(qū)域限制條件下的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化。
2
3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法，包括：
4、解析用戶(hù)上傳的限制區(qū)域文件或讀取用戶(hù)設(shè)置的限制區(qū)域范圍，識(shí)別并處理風(fēng)資源圖譜中的布放區(qū)域和禁放區(qū)域；根據(jù)布放區(qū)域和禁放區(qū)域，構(gòu)造可布放風(fēng)電機(jī)組的初始區(qū)域網(wǎng)格；
5、解析用戶(hù)上傳的機(jī)位點(diǎn)初始位置文件，得到初始風(fēng)電機(jī)組排布；基于初始風(fēng)電機(jī)組排布，計(jì)算風(fēng)電機(jī)組初始尾流發(fā)電量，作為初始的風(fēng)電機(jī)組排布基準(zhǔn)；
6、進(jìn)行尾流發(fā)電量計(jì)算迭代：在區(qū)域限制條件下，通過(guò)兩輪位置更新，隨機(jī)選擇并更新準(zhǔn)新風(fēng)電機(jī)組排布；根據(jù)準(zhǔn)新風(fēng)電機(jī)組排布，使用尾流模型計(jì)算準(zhǔn)新風(fēng)電機(jī)組排布下的準(zhǔn)新尾流發(fā)電量；當(dāng)準(zhǔn)新尾流發(fā)電量大于初始尾流發(fā)電量時(shí)，將準(zhǔn)新風(fēng)電機(jī)組排布更新為新的基準(zhǔn)風(fēng)電機(jī)組排布，同時(shí)將準(zhǔn)新尾流發(fā)電量更新為新的基準(zhǔn)尾流發(fā)電量；返回并繼續(xù)循環(huán)優(yōu)化直至迭代結(jié)束，將迭代結(jié)束時(shí)風(fēng)電機(jī)組排布和尾流發(fā)電量作為最優(yōu)風(fēng)電機(jī)組排布方案并輸出。
7、作為本申請(qǐng)進(jìn)一步改進(jìn)，所述解析用戶(hù)上傳的限制區(qū)域文件或讀取用戶(hù)設(shè)置的限制區(qū)域范圍，識(shí)別并處理風(fēng)資源圖譜中的布放區(qū)域和禁放區(qū)域，具體包括：
8、用戶(hù)上傳的限制區(qū)域解析包括多邊形區(qū)域解析和圓形區(qū)域解析，限制區(qū)域的類(lèi)型包括布放區(qū)域和禁放區(qū)域；
9、多邊形區(qū)域解析是對(duì)于多條線段圍成的閉合多邊形區(qū)域的解析，獲取多邊形所有端點(diǎn)的排列順序的坐標(biāo)，通過(guò)排列順序依次連接各端點(diǎn)，描述多邊形所在區(qū)域范圍；
10、圓形區(qū)域解析是通過(guò)記錄圓心的坐標(biāo)以及圓的半徑描述圓形區(qū)域。
11、作為本申請(qǐng)進(jìn)一步改進(jìn)，所述根據(jù)布放區(qū)域和禁放區(qū)域，構(gòu)造可布放風(fēng)電機(jī)組的初始區(qū)域網(wǎng)格；包括：
12、根據(jù)布放區(qū)域和禁放區(qū)域，構(gòu)造初始可布放區(qū)域網(wǎng)格，包括大網(wǎng)格變量和小網(wǎng)格變量；
13、大網(wǎng)格以分辨率分割風(fēng)資源圖譜區(qū)域形成大網(wǎng)格，大網(wǎng)格變量有-1,0,1三種取值，當(dāng)大網(wǎng)格中可布放區(qū)域的面積為零時(shí)，為-1；當(dāng)大網(wǎng)格中可布放區(qū)域的面積為時(shí)，為1；其余情況為0；其中，=εd/4，d為風(fēng)電機(jī)組直徑，ε為安全間距系數(shù)；
14、對(duì)于為0的大網(wǎng)格，進(jìn)一步以最小距離精度ds作為分辨率，進(jìn)行分割，構(gòu)造小網(wǎng)格，小網(wǎng)格變量為小網(wǎng)格中可布放區(qū)域面積與小網(wǎng)格面積的比值。
15、作為本申請(qǐng)進(jìn)一步改進(jìn)，所述解析用戶(hù)上傳的機(jī)位點(diǎn)初始位置文件，得到初始風(fēng)電機(jī)組排布；基于初始風(fēng)電機(jī)組排布，計(jì)算風(fēng)電機(jī)組初始尾流發(fā)電量，作為初始的風(fēng)電機(jī)組排布基準(zhǔn)，包括：
16、解析用戶(hù)上傳的機(jī)位點(diǎn)初始位置文件，判斷風(fēng)電機(jī)組之間是否滿足風(fēng)電機(jī)組之間的安全距離約束ε×d，d為風(fēng)電機(jī)組直徑，ε為安全間距系數(shù)；以及判斷風(fēng)電機(jī)組坐標(biāo)是否位于初始區(qū)域網(wǎng)格的布放區(qū)域內(nèi)，當(dāng)兩條件均滿足時(shí)獲取初始風(fēng)電機(jī)組坐標(biāo)(,)，作為初始的風(fēng)電機(jī)組排布基準(zhǔn)，并計(jì)算當(dāng)前的尾流發(fā)電量作為初始尾流發(fā)電量；其余情況，則重新解析機(jī)位點(diǎn)初始位置。
17、作為本申請(qǐng)進(jìn)一步改進(jìn)，所述進(jìn)行尾流發(fā)電量計(jì)算迭代中，根據(jù)迭代次數(shù)與優(yōu)化總數(shù)的比較，確定是否繼續(xù)循環(huán)優(yōu)化，具體包括：
18、將計(jì)算迭代記作大循環(huán)，首次大循環(huán)時(shí)，初始風(fēng)電機(jī)組排布為基準(zhǔn)風(fēng)電機(jī)組排布和準(zhǔn)新風(fēng)電機(jī)組排布，初始尾流發(fā)電量為基準(zhǔn)尾流發(fā)電量，初始大循環(huán)次數(shù)為0；
19、當(dāng)大循環(huán)次數(shù)大于設(shè)置的大循環(huán)次數(shù)時(shí)，輸出基準(zhǔn)風(fēng)電機(jī)組排布和基準(zhǔn)尾流發(fā)電量并結(jié)束，當(dāng)滿足大循環(huán)次數(shù)小于或等于設(shè)置的大循環(huán)次數(shù)時(shí)，開(kāi)啟大循環(huán)進(jìn)行重復(fù)計(jì)算并迭代，將大循環(huán)次數(shù)+1。
20、作為本申請(qǐng)進(jìn)一步改進(jìn)，所述進(jìn)行尾流發(fā)電量計(jì)算迭代中，在區(qū)域限制條件下，通過(guò)兩輪位置更新，隨機(jī)選擇并更新準(zhǔn)新風(fēng)電機(jī)組排布，具體包括：
21、根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的總數(shù)，隨機(jī)出需要移動(dòng)的風(fēng)電機(jī)組數(shù)量，并隨機(jī)出需要移動(dòng)的風(fēng)電機(jī)組編號(hào)；
22、根據(jù)所有不需要移動(dòng)的風(fēng)機(jī)，以風(fēng)機(jī)所在位置為圓心，風(fēng)機(jī)之間的安全距離為半徑，構(gòu)造新的臨時(shí)禁放區(qū)域，基于初始可布放區(qū)域網(wǎng)格，將禁放區(qū)域的影響考慮進(jìn)去，構(gòu)造此時(shí)的可布放區(qū)域網(wǎng)格，將此時(shí)的可布放區(qū)域網(wǎng)格視作動(dòng)態(tài)可布放區(qū)域網(wǎng)格，記此時(shí)大網(wǎng)格變量為t，小網(wǎng)格變量為α；
23、進(jìn)行小循環(huán)判斷，當(dāng)滿足小循環(huán)次數(shù)小于或等于需要移動(dòng)的風(fēng)機(jī)數(shù)量時(shí)，開(kāi)啟小循環(huán)，小循環(huán)次數(shù)+1；
24、開(kāi)始一輪更新，在t>0的所有大網(wǎng)格中，隨機(jī)出該風(fēng)機(jī)需要放置的大網(wǎng)格編號(hào)，當(dāng)無(wú)大網(wǎng)格可安放風(fēng)機(jī)時(shí)，非正常結(jié)束小循環(huán)；
25、開(kāi)始二輪更新，基于一輪更新確定大網(wǎng)格，在α≥0.5的所有小網(wǎng)格中隨機(jī)出風(fēng)機(jī)需要放置的小網(wǎng)格編號(hào)，獲得風(fēng)機(jī)的具體位置，當(dāng)無(wú)小網(wǎng)格可安放風(fēng)機(jī)時(shí)，非正常結(jié)束小循環(huán)；
26、更新可布放區(qū)域網(wǎng)格，基于當(dāng)前可布放區(qū)域網(wǎng)格，以風(fēng)機(jī)所在位置為圓心，風(fēng)機(jī)之間的安全距離為半徑，再次構(gòu)造新的臨時(shí)禁放區(qū)域，生成新的動(dòng)態(tài)可布放區(qū)域網(wǎng)格，更新大、小網(wǎng)格變量的值；
27、判斷是否進(jìn)行準(zhǔn)新風(fēng)電機(jī)組排布，當(dāng)小循環(huán)是非正常結(jié)束時(shí)，不更新準(zhǔn)新風(fēng)電機(jī)組排布，當(dāng)小循環(huán)是正常結(jié)束時(shí)，將此時(shí)的風(fēng)電機(jī)組排布作為準(zhǔn)新風(fēng)電機(jī)組排布，記此時(shí)排布對(duì)應(yīng)的風(fēng)電機(jī)組坐標(biāo)為(,)。
28、作為本申請(qǐng)進(jìn)一步改進(jìn)，所述尾流發(fā)電量的計(jì)算方法，包括：
29、采用park模型計(jì)算當(dāng)前風(fēng)電機(jī)組排布中各風(fēng)電機(jī)組的尾流，計(jì)算公式如下：
30、；
31、;
32、；
33、其中為風(fēng)電本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法，其特征在于，所述解析用戶(hù)上傳的限制區(qū)域文件或讀取用戶(hù)設(shè)置的限制區(qū)域范圍，識(shí)別并處理風(fēng)資源圖譜中的布放區(qū)域和禁放區(qū)域，具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法，其特征在于，所述根據(jù)布放區(qū)域和禁放區(qū)域，構(gòu)造可布放風(fēng)電機(jī)組的初始區(qū)域網(wǎng)格；包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法，其特征在于，所述解析用戶(hù)上傳的機(jī)位點(diǎn)初始位置文件，得到初始風(fēng)電機(jī)組排布；基于初始風(fēng)電機(jī)組排布，計(jì)算風(fēng)電機(jī)組初始尾流發(fā)電量，作為初始的風(fēng)電機(jī)組排布基準(zhǔn)，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法，其特征在于，所述進(jìn)行尾流發(fā)電量計(jì)算迭代中，根據(jù)迭代次數(shù)與優(yōu)化總數(shù)的比較，確定是否繼續(xù)循環(huán)優(yōu)化，具體包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法，其特征在于，所述進(jìn)行尾流發(fā)電量計(jì)算迭代中，在區(qū)域限制條件下，通過(guò)兩輪位置更新
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法，其特征在于，所述尾流發(fā)電量的計(jì)算方法，包括：
8.一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，包括：
9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法。
10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法，其特征在于，所述解析用戶(hù)上傳的限制區(qū)域文件或讀取用戶(hù)設(shè)置的限制區(qū)域范圍，識(shí)別并處理風(fēng)資源圖譜中的布放區(qū)域和禁放區(qū)域，具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法，其特征在于，所述根據(jù)布放區(qū)域和禁放區(qū)域，構(gòu)造可布放風(fēng)電機(jī)組的初始區(qū)域網(wǎng)格；包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法，其特征在于，所述解析用戶(hù)上傳的機(jī)位點(diǎn)初始位置文件，得到初始風(fēng)電機(jī)組排布；基于初始風(fēng)電機(jī)組排布，計(jì)算風(fēng)電機(jī)組初始尾流發(fā)電量，作為初始的風(fēng)電機(jī)組排布基準(zhǔn)，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮區(qū)域限制的風(fēng)電機(jī)組排布優(yōu)化方法，其特征在于，所述進(jìn)行尾流發(fā)電量計(jì)算迭代中，根據(jù)迭代次數(shù)與優(yōu)化總數(shù)的比較，確定是否繼續(xù)...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韓毅，李乾，彭懷午，劉瑋，劉乃精，郭玥含，蔣盈沙，胡義，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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