黄 伟，闫彬禹，谭茂强，车文学

(1.华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206；2.中国能源建设集团广东省电力设计研究院，广东广州 510663)

0 引 言

风能作为一种清洁的可再生能源，在环境问题和气候变化日益突出的背景下得到了广泛开发和应用。但随着陆上风力资源开发接近饱和，海上风力发电将成为未来风能发展的趋势[1]。因此，作为海上风电场的重要组成部分，集电系统的拓扑优化设计对海上风电的发展具有重要意义[2]。

目前，风机之间含有障碍区的海上风电场拓扑设计研究还不是很完善[3-4]，在沃罗诺依图和Delaunay法之外是否还有其它可供使用的方法仍是值得探索的方向之一。文献[5]在解决避障问题时，采用Dijkstra算法进行最短路径搜索，但由于顶点数太多，在实际应用中会出现搜索效率很低的问题[6]。在放射形及环形拓扑优化算法研究方面，文献[7]和文献[8]采用的是执行速度比较快的Prim算法(最小生成树算法)，但这一算法却未考虑避障问题。另外，同一算法得出的拓扑方案通常并不是唯一的，还应根据经济性、可靠性等指标进行选择，文献[9]采用传统火电厂主接线方法计算并评估了海上风电场集电系统的可靠性；文献[10]分析了影响海上风电场集电系统经济性的诸多因素，通过量化各个因素建立了经济性评估模型；文献[11]按照经济性优先，可靠性优先，综合经济性和可靠性3个维度进行评价来选择最优拓扑设计方案。但是，文献[9]和文献[10]仅从单一方面对集电系统的拓扑方案进行评估，而文献[11]虽然综合考虑了经济性和可靠性的影响，却没有给出综合评价集电系统经济性和可靠性的具体方法。……