24小時(shí)完成400萬千瓦容量復(fù)雜地形大基地項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)規(guī)劃，對比人工手動(dòng)排布結(jié)果，軟件從算法上將項(xiàng)目資本金內(nèi)部收益率提升約3.2%，度電成本降低約8%左右，明陽智能Deep Matrix Space(以下簡稱DMS)智慧化平臺(tái)以高效的表現(xiàn)，為陸上大容量復(fù)雜地形風(fēng)電大基地前期規(guī)劃提供了智能應(yīng)用示范樣本。
自從國家發(fā)改委在2019年5月宣布，“自2021年1月1日起，新核準(zhǔn)的陸上風(fēng)電項(xiàng)目全面實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，國家不再補(bǔ)貼”開始，多省陸續(xù)核準(zhǔn)了多個(gè)風(fēng)電大基地平價(jià)試點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。由于這類項(xiàng)目地域廣闊，部分項(xiàng)目涉及復(fù)雜地形，風(fēng)機(jī)數(shù)量眾多，傳統(tǒng)依賴人工手動(dòng)設(shè)計(jì)以及基于商用軟件優(yōu)化的方法，均無法滿足大基地項(xiàng)目對整場、全流程、高精度規(guī)劃的設(shè)計(jì)需求，更不用提為客戶提供最優(yōu)的整體解決方法了。
針對國內(nèi)大基地項(xiàng)目的特點(diǎn)和業(yè)主的需求，為了深化和完善DMS智慧化平臺(tái)對于平價(jià)大基地項(xiàng)目在布局優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)性計(jì)算等方面支持的功能，明陽智能研發(fā)團(tuán)隊(duì)繼海上自動(dòng)解決方案軟件模塊《MY Offshore WindFarm》后，再次針對陸上風(fēng)電場項(xiàng)目開發(fā)了DMS平臺(tái)軟件模塊《MY Onshore WindFarm》。這套軟件包含了機(jī)位自動(dòng)選址、升壓站選址、道路規(guī)劃、集電線路規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)性計(jì)算等多個(gè)模塊，完美解決各種陸上風(fēng)電場規(guī)劃設(shè)計(jì)問題。尤其是針對上萬平方公里范圍，上千臺(tái)風(fēng)機(jī)的大基地項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)，DMS平臺(tái)上的《MY Onshore WindFarm》是目前國內(nèi)能夠智能完成大基地規(guī)劃效能最高的整體解決方案軟件模塊，讓解決方案工程師從繁重的“基于CAD”的工作模式中解脫出來，從而將重心放在更為重要的機(jī)型選擇、塔筒高度、載荷計(jì)算等項(xiàng)目前期決策和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、道路踏勘等風(fēng)電場組織施工建設(shè)上，幫助業(yè)主獲取最大的項(xiàng)目收益率。
以某個(gè)400萬規(guī)劃容量的復(fù)雜地形大基地項(xiàng)目為例，讓我們來看看DMS平臺(tái)MY Onshore模塊是怎么在一天時(shí)間內(nèi)做到最優(yōu)的！
圖1：400萬千瓦大基地解決方案機(jī)位總圖
機(jī)位自動(dòng)優(yōu)化
對于大基地項(xiàng)目，復(fù)雜地形的機(jī)位排布難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平坦地形。明陽智能研發(fā)團(tuán)隊(duì)基于遺傳算法做了數(shù)十次算法改進(jìn)和升級(jí)，最終完成了該模塊的開發(fā)和工程應(yīng)用。目前機(jī)位優(yōu)化過程中，軟件可以綜合考慮風(fēng)資源分布、尾流影響、限制因素、機(jī)組安全性要求、機(jī)型混搭、孤立機(jī)位等信息，快速完成1250臺(tái)明陽智能MySE3.2MW風(fēng)機(jī)排布選址，將發(fā)電量做到最優(yōu)。
圖2：局部區(qū)域機(jī)位優(yōu)化動(dòng)圖
升壓站選址
在大基地項(xiàng)目中，根據(jù)片區(qū)劃分不同方式，DMS平臺(tái)MY Onshore軟件模塊可以自動(dòng)優(yōu)化升壓站位置，循環(huán)迭代場內(nèi)35kV集電線路的回路和線路工程造價(jià)。軟件結(jié)合地形因素、機(jī)位分布、道路規(guī)劃、集電線路規(guī)劃要求、升壓站選址約束，內(nèi)置了多種聚類算法，可以快速鎖定最優(yōu)的升壓站位置，結(jié)合軟件的集電線路規(guī)劃模塊，深度優(yōu)化集電線路的連接方式，降低建設(shè)成本。
圖3：智能分區(qū)示意圖
道路規(guī)劃
陸上的道路規(guī)劃一直是程序自動(dòng)化的關(guān)鍵制約因素，這主要是因?yàn)樵趯ぢ愤^程中要考慮轉(zhuǎn)彎半徑及道路坡度的限制，同時(shí)要避開限制區(qū)域，通往每臺(tái)機(jī)組的道路的接入點(diǎn)均不確定，這會(huì)導(dǎo)致在優(yōu)化求解的過程中時(shí)間過長且有可能無解。研發(fā)團(tuán)隊(duì)將風(fēng)電場道路規(guī)劃問題分解為多級(jí)尋優(yōu)問題，建立分區(qū)域、多目標(biāo)點(diǎn)、多限制因素的最優(yōu)路徑規(guī)劃模型，可以在靜態(tài)路網(wǎng)中滿足道路施工和運(yùn)輸?shù)燃s束的情況下有效求解最短路徑。在形成道路拓?fù)渲?，基于道路參?shù)對每個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行斷面設(shè)計(jì)，確定路面標(biāo)高、斷面形狀和尺寸，并計(jì)算挖填方量。
圖4：局部區(qū)域道路規(guī)劃動(dòng)圖
集線電路規(guī)劃
架空集電線路方案中，桿塔成本占據(jù)較大比重，需統(tǒng)籌考慮桿塔布置方案，同時(shí)需要注意檔距、高度、架空線路弧垂等因素。該模塊根據(jù)風(fēng)場布局特點(diǎn)，采用分治算法策略尋找求解時(shí)間與方案質(zhì)量的動(dòng)態(tài)平衡，同時(shí)結(jié)合動(dòng)態(tài)最小生成樹算法進(jìn)行優(yōu)化后，可以使各回路之間電纜不交叉，滿足各回路功率平衡，在保證架空線的檔距要求以及距地距離要求的前提下，實(shí)現(xiàn)最少的桿塔用量和最佳的經(jīng)濟(jì)性。
圖5：局部區(qū)域集電線路規(guī)劃動(dòng)圖
DMS平臺(tái)MY Onshore模塊完美解決了目前商業(yè)軟件較難計(jì)算上千臺(tái)風(fēng)機(jī)的大基地項(xiàng)目的難題，簡化了復(fù)雜地形大基地項(xiàng)目巨大的人工設(shè)計(jì)和手工操作過程。應(yīng)用軟件自動(dòng)尋優(yōu)，在24小時(shí)內(nèi)完成了400萬項(xiàng)目的整體解決方案規(guī)劃，對比人工手動(dòng)排布結(jié)果，軟件從算法上將全場發(fā)電小時(shí)數(shù)提升217.3h，場內(nèi)道路長度縮短約140km，集電線路造價(jià)節(jié)省12,000萬元左右，項(xiàng)目資本金內(nèi)部收益率提升約3.2%，度電成本降低約8%左右。
可以預(yù)期，陸上大基地將成為支撐中國風(fēng)電平價(jià)時(shí)代的重要力量，作為全球領(lǐng)先的清潔能源整體解決方案提供商，為大基地項(xiàng)目降本增效，明陽智能義不容辭。依托于覆蓋資源甄別、微觀選址、風(fēng)機(jī)選型、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、運(yùn)維服務(wù)等全生命周期的智慧化解決方案，以及具有高發(fā)電量和高穩(wěn)定性的MySE3.0/4.0/5.0半直驅(qū)技術(shù)機(jī)組，明陽智能正在不斷為大基地客戶貢獻(xiàn)更低度電成本和更高投資收益，推動(dòng)中國風(fēng)電市場穩(wěn)步進(jìn)入平價(jià)時(shí)代。
來源：明陽智能
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