解決方案
離岸風場的經濟效益取決於兩項相互牽連的設計決策:每支風機要放在哪裡,以及如何用電纜把它們連接起來。風機若擺得太近,會彼此搶風;而移動其中一支風機,又會改變整座風場的基礎成本與電纜長度。
Vattenfall 與 DTU 建立了混合整數規劃模型與啟發式演算法(matheuristics),將風機配置與電纜路徑聯合求解,並納入風況、水深、土壤與電力損失等因素。這些工具取代了原本緩慢、大致仰賴人工的設計流程。
這套最佳化方法為每座風場帶來約 1,000 萬歐元的淨現值,並讓設計更快、更精簡。在 Vattenfall 當時已取得的所有場址上,這些工具合計創造超過 1.5 億歐元的淨現值增益,強化該公司在離岸風電招標中的競爭地位。
成果
將尾流損失與電纜成本整合為單一最佳化問題
奏效原因
尾流干擾意味著每支風機的配置都會影響其他風機的發電量
電纜是最大的資本支出項目之一,且取決於所選的配置方式
聯合求解整座風場,才能掌握試算表無法捕捉的交互作用
更快的設計讓 Vattenfall 能以更好的經濟效益參與更多招標
可應用的啟示
當局部選擇會對鄰近對象造成干擾時,正確做法是一次求解整座風場;只單獨最佳化每支風機,等於把錢留在海床上。
後續發展
Vattenfall 憑藉這項成果贏得 2019 年 Franz Edelman 獎。這些工具被用來設計首批無補貼建置的離岸風場,而這些方法也協助讓綠能對終端客戶而言更便宜。研究成果發表於《Interfaces》期刊。
追溯依據
參考來源
- Vattenfall Optimizes Offshore Wind Farm Design DTU Orbit / Interfaces · orbit.dtu.dk
- 2019 Edelman Finalist: Vattenfall Resoundingly Human (INFORMS) · resoundinglyhuman.com ·