Электронный каталог НБ БНТУ

Статья

Обухов, С.Г.
Методика оптимизации компоновки ветроэлектростанций морского базирования с учетом затрат на электрическую систему сбора мощности = Offshore Wind Farm Layout Optimization Considering the Power Collection System Cost / С. Г. Обухов, Д. Ю. Давыдов. – DOI 10.21122/1029-7448-2022-65-4-301-316 // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ - Энергетика / гл. ред. Федор Алексеевич Романюк; учредитель Министерство образования Республики Беларусь. – 2022. – Т.65 №4. – С. 301-316. – Режим доступа : https://rep.bntu.by/handle/data/116048. – На рус. яз.

Предложена методика оптимизации компоновки ветроэлектростанций морского базирования для повышения их эффективности за счет снижения влияния эффекта аэродинамического затенения, минимизации электрических потерь в кабельных линиях системы приема и передачи электрической энергии, вырабатываемой ветроэлектрическими установками в электрическую сеть энергосистемы. Задача сводится к определению нескольких параметров, которыми задаются геометрические размеры и форма компоновочной сетки с предварительно установленными местами расположения турбин. Такой подход, в отличие от покоординатного метода поиска, дает возможность выполнять построение симметричных сеточных схем расположения ветроэлектрических установок, которые на практике более удобны с точки зрения обслуживания и эксплуатации. Совместно с оптимизацией компоновки производятся поиск оптимального места расположения морской трансформаторной подстанции и синтез схемы кабельных соединений между ветроэлектрическими установками. Для решения данной задачи используется эвристический алгоритм поиска минимального остовного дерева с ограничением на проводимость связей, позволяющий осуществлять построение реалистичных схем и более адекватно оценивать их технико-экономические характеристики. Как показали результаты апробации предложенной методики на примере оптимизации компоновки ветроэлектростанции Horns Rev 1, использование такого подхода позволило сократить стоимость электрической системы на 10–12 %. Это на 7–11 % превосходит результат, полученный при использовании MST-алгоритма, выполняющего построение схемы кабельных соединений упрощенной топологии. Изменение размеров и формы границ площадки ветроэлектростанции привело к увеличению расчетной выработки электроэнергии на 2,3 % и снижению ее себестоимости на 4 %. При оптимизации компоновки ветроэлектрических установок в пределах фиксированных границ площадки эти показатели улучшены только на 1 и 2 % по сравнению с оригинальной схемой.
The paper proposes a method for optimizing the layout of offshore wind farms to increase their efficiency by reducing the effect of aerodynamic shading, minimizing electrical losses in cable lines of the system for receiving and transmitting electrical energy generated by wind turbines to the electrical grid of the power system. The task is reduced to determining several parameters that define the geometric dimensions and shape of the layout grid with preinstalled turbine locations. This approach, in contrast to the coordinate-wise search method, makes it possible to build symmetrical grid layouts of wind power plants, which in practice are more convenient in terms of maintenance and operation. Together with the optimization of the layout, the search for the optimal location of the offshore transformer substation and the synthesis of the scheme of cable joints between wind power plants has been carried out. To solve this problem, a heuristic algorithm was used to search for a minimum spanning tree with a restriction on the conductivity of connections, which made it possible to build realistic schemes and more adequately assess their technical and economic characteristics. As the results of testing the proposed methodology on the example of optimizing the layout of the Horns Rev 1 wind farm have shown, the use of this approach has reduced the cost of the electrical system by 10–12 %. This is 7–11 % higher than the result obtained by using the MST algorithm, which performs the construction of a circuit of cable joints of a simplified topology. The change in the size and shape of the boundaries of the wind farm site resulted in an increase in the estimated electricity generation by 2.3 % and a decrease in its cost by 4 %. When optimizing the layout of wind turbines within the fixed boundaries of the site, these indicators are improved by only 1 and 2% as compared to the original scheme.

621.311.245

общий = БД Техника
общий = ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА
общий = ВЕТРОВЫЕ ВОЛНЫ
общий = АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
общий = СЕБЕСТОИМОСТЬ