海上风电的经济性取决于两个相互关联的设计决策:每台风机放在哪里,以及如何连接电缆。风机放置过近会相互偷风,而移动一台风机则会影响整个风电场的基座成本和电缆长度。

Vattenfall和丹麦技术大学构建了混合整数规划模型和数学启发式算法,该算法将风机布置和电缆路径规划联合求解,综合考虑了风况、水深、土壤和电气损耗。这些工具取代了缓慢且主要依靠人工的设计流程。

最优化的实施为每座风电场带来了约1000万欧元的净现值增量,并且设计更加快速、简化。在Vattenfall已经收购的场址上,这些工具带来了超过1.5亿欧元的净现值收益,增强了公司在海上风电招标中的竞争力。

将尾流损失和电缆成本作为一个优化问题来建模

尾流干扰意味着每台风机的布置都会影响其他风机的出力

电缆是最大的资本支出之一,并且依赖于风机布局

联合求解整个风电场能够捕捉电子表格无法处理的相关性

更快的设计使Vattenfall能以更好的经济性参与更多招标

当局部选择与相邻部分产生干扰时,正确的做法是统筹整体,一次性解决;单独优化每台风机会让钱躺在海床上。

Vattenfall凭借这项工作赢得了2019年Franz Edelman奖。这些工具被用于设计首批无补贴的海上风电场,这些方法帮助降低了绿色能源的终端用户成本。研究结果发表在《Interfaces》期刊上。

从这里,追溯依据

参考来源

  1. Vattenfall Optimizes Offshore Wind Farm Design DTU Orbit / Interfaces · orbit.dtu.dk
  2. 2019 Edelman Finalist: Vattenfall Resoundingly Human (INFORMS) · resoundinglyhuman.com ·