一种海上风电变压器损耗值优化方法及系统与流程

本发明涉及海上风电，尤其涉及一种海上风电变压器损耗值优化方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、截至2021年底，我国海上风电累计装机2639万千瓦，海上风电装机总量已居世界第一位。在海上风电大发展的背景下，对于海上风电的国家补贴已于2021年底退出，目前海上风电已经基本可以做到平价上网，但整个行业仍然面临着较大的降本压力。

3、变压器是实现风电升压，电能送出的关键电气部件。一方面，由于变压器本身具有空载损耗和负载损耗等，在输送功率的过程中，会消耗一部分电能。如果在前期投资过程中，过分降低设备投资，可能导致变压器参数设计不合理，使得整个风电场全生命周期中损耗过大，影响运行成本和整个项目收益的最大化。另一方面，不同场址的风电场，风资源状况一般不同。如我国广东省的粤东海域年平均风速可达8-9m/s以上，而我国山东省的海上年平均风速一般在7m/s左右。在这些风资源状况不同的场址建设风电场，即使选择完全相同的风电机组，其变压器的平均负载也会存在很大差异。但目前的风电变压器设计时，并未考虑这些场址由于不同风资源导致的变压器负载系数的差异，而是一般采用了统一的空载、负载损耗值设计。这样就难以保证在不同场址条件下，由于变压器损耗导致的经济损失最低，从而造成风电项目全生命周期内一定的资源浪费。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种海上风电变压器损耗值优化方法及系统，根据不同的负载系数，对变压器进行有针对性的设计，以尽可能降低整个项目中变压器的损耗，从而达到减少全生命周期风电场运营成本的目的。

2、为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：

3、本公开第一方面提供了一种海上风电变压器损耗值优化方法，包括以下步骤：

4、根据风资源数据和风机功率曲线，计算得到变压器的平均负载系数；

5、获取在特定风电项目场址和风机选型条件下，综合空载损耗和综合负载损耗的数值关系；

6、初步确定空载损耗值和负载损耗值并将其作为中间值分别建立取值区间；

7、按一定步长对空载损耗值和负载损耗值遍历，确定最优变压器空载损耗和负载损耗设计值。

8、进一步的，根据一年的风资源数据中各风速段的分布小时数和风机所发有功功率值，计算一整年变压器的平均负载系数。

9、进一步的，根据所要设计的变压器容量，型式，电压等级，短路阻抗，能效等级条件，初步确定空载损耗值，根据空载损耗值确定负载损耗值。

10、更进一步的，根据确定的空载损耗值确定变压器的型号，如无完全匹配的变压器型号，根据经验或设计目标确定变压器空载损耗值。

11、进一步的，确定最优变压器空载损耗和负载损耗设计值具体过程为：取一组空载损耗值和负载损耗值代入指标评价函数；

12、选择指标评价函数最小值对应的空载损耗和负载损耗值，作为变压器空载损耗和负载损耗设计值，并对其他指标进行设计验证。

13、更进一步的，指标评价函数中的指标考虑变压器在全生命周期内空载损耗和负载损耗造成的损失之和，以及变压器前期的设备投资的总体情况。

14、更进一步的，设计验证过程中，其他指标如不满足要求，则对空载损耗和负载损耗值按一定步长进行调整，然后对变压器整体进行设计迭代，直到变压器所有指标满足设计目标。

15、本公开第二方面提供了一种海上风电变压器损耗值优化系统，包括：

16、数据采集模块，被配置为根据风资源数据和风机功率曲线，计算得到变压器的平均负载系数；

17、数值关系确定模块，被配置为获取在特定风电项目场址和风机选型条件下，综合空载损耗和综合负载损耗的数值关系；

18、损耗值计算模块，被配置为初步确定空载损耗值和负载损耗值并将其作为中间值分别建立取值区间；

19、优化模块，被配置为按一定步长对空载损耗值和负载损耗值遍历，确定最优变压器空载损耗和负载损耗设计值。

20、本公开第三方面提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的一种海上风电变压器损耗值优化方法中的步骤。

21、本公开第四方面提供了一种设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的一种海上风电变压器损耗值优化方法中的步骤。

22、上述本发明的实施例的有益效果如下：

23、本发明公开了一种海上风电变压器损耗值优化方法，从实际风资源条件出发，考虑不同场址下变压器负载系数可能存在的差异，进行有针对性的设计，因而能够保证变压器运行在较合理的负载区间内，提高了资源利用率。同时，以整个项目的运营成本和变压器材料成本作为评价函数，保证了在变压器设计之初，就考虑整个项目全生命周期的经济性最优，具有较好的降本增效意义。

24、本发明考虑不同风资源条件下，变压器负载系数的差异。即在不同的风资源条件和风电机组功率曲线条件下，设计不同的变压器损耗值，克服了传统的海上风电变压器设计时并未考虑不同风资源条件下变压器负载系数的差异以及未考虑全生命周期的风电场资源浪费和效率低的问题。

技术特征：

1.一种海上风电变压器损耗值优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的海上风电变压器损耗值优化方法，其特征在于，根据一年的风资源数据中各风速段的分布小时数和风机所发有功功率值，计算一整年变压器的平均负载系数。

3.如权利要求1所述的海上风电变压器损耗值优化方法，其特征在于，根据所要设计的变压器容量、型式、电压等级、短路阻抗和能效等级条件，初步确定空载损耗值，根据空载损耗值确定负载损耗值。

4.如权利要求3所述的海上风电变压器损耗值优化方法，其特征在于，根据确定的空载损耗值确定变压器的型号，如无完全匹配的变压器型号，根据经验或设计目标确定变压器空载损耗值。

5.如权利要求1所述的海上风电变压器损耗值优化方法，其特征在于，确定最优变压器空载损耗和负载损耗设计值具体过程为：取一组空载损耗值和负载损耗值代入指标评价函数；

6.如权利要求5所述的海上风电变压器损耗值优化方法，其特征在于，指标评价函数中的指标考虑变压器在全生命周期内空载损耗和负载损耗造成的损失之和，以及变压器前期的设备投资的总体情况。

7.如权利要求5所述的海上风电变压器损耗值优化方法，其特征在于，设计验证过程中，其他指标如不满足要求，则对空载损耗和负载损耗值按一定步长进行调整，然后对变压器整体进行设计迭代，直到变压器所有指标满足设计目标。

8.一种海上风电变压器损耗值优化系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述的海上风电变压器损耗值优化方法。

10.一种终端设备，其特征在于，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述的海上风电变压器损耗值优化方法。

技术总结
本发明公开了一种海上风电变压器损耗值优化方法及系统。涉及海上风电技术领域。从实际风资源条件出发，考虑不同场址下变压器负载系数可能存在的差异，进行有针对性的设计，因而能够保证变压器运行在较合理的负载区间内，提高了资源利用率。同时，以整个项目的运营成本和变压器材料成本作为评价函数，保证了在变压器设计之初，就考虑整个项目全生命周期的经济性最优，具有较好的降本增效意义。

技术研发人员：牟金善,何倩倩,文锋,肖耀明,黄勇,胡猛进,陆恒星,赵子帅
受保护的技术使用者：上海能源科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12