Zintegrowana metoda optymalizacji układu połączeń i doboru kabli dla wewnętrznej sieci farmy wiatrowej

Sieć wewnętrzna farmy wiatrowej przypomina rozległą strukturę sieciową. Turbiny wiatrowe, rozmieszczone są na dużych obszarach terenu, a łączące je linie kablowe osiągają długości kilkudziesięciu kilometrów. Koszty budowy takiej sieci stanowią znaczący element całej inwestycji. Należy więc, już na etapie projektowania, dążyć do takiej konfiguracji układu połączeń wewnętrznych farmy wiatrowej, aby przy jednoczesnym spełnieniu warunków technicznych koszty takiego przedsięwzięcia były najniższe. Dotychczas, zazwyczaj dokonywano tego w dwóch niezależnych procesach. Najpierw określano strukturę sieci, zapewniającą najkrótsze możliwe połączenia pomiędzy turbinami, a następnie, do tak określonej struktury, dobierano odpowiednie kable, spełniające wymagania techniczne. Jednak czy przy takim podejściu projektowym zapewniony był optymalny (najniższy) koszt inwestycji? W artykule przedstawiona została odpowiedź na tak postawione pytanie. Zaprezentowana została metoda realizacji wytyczonego w tytule celu. Przytoczone zostały przykłady obliczeń i porównania wyników dla metod optymalnego doboru struktury połączeń i przekrojów kabli sieci wewnętrznej farmy wiatrowej: dwuetapowej i zintegrowanej. Wykazano przydatność zastosowania metody nieliniowej optymalizacji całkowitoliczbowej (Mixed Integer Nonlinear Programming MINLP), do określania optymalnej struktury sieci kablowych, na terenie farmy wiatrowej.

A minimization of investment costs is one of the main objectives of any investor. Therefore, in the design phase, it should seek to determine the optimal structure of the wind farm internal MV distribution network. It should however follow in the integrated form, guaranteeing the optimal network structure and, at the same time, correct parameters of cables, forming this network. In practice this network guarantees the shortest, possible connection between wind turbines and MPS Substation, while at the same time fulfilling the condition of the lowest cost of building such a network. In the article are presented examples of calculation for the real wind farm. Results were compared with cases of the separated process of determining structures of the network and the layout design of cables forming this network.