116 lines
3.0 KiB
Markdown
116 lines
3.0 KiB
Markdown
# 海上风电场集电系统设计工具
|
||
|
||
一个用于设计和优化海上风电场集电系统的Python工具，支持多种布局算法和电缆优化方案。
|
||
|
||
## 功能特性
|
||
|
||
- 🌊 多种风机布局生成（随机分布、规则网格）
|
||
- 🔌 多种集电系统设计算法：
|
||
- 最小生成树（MST）算法
|
||
- K-means聚类算法
|
||
- 容量扫描算法（Capacitated Sweep）
|
||
- 旋转优化算法（Rotational Sweep）
|
||
- 📊 多方案对比分析和可视化
|
||
- 📋 自动导出DXF图纸和Excel报告
|
||
- 🔧 智能电缆规格选择和成本优化
|
||
|
||
## 安装依赖
|
||
|
||
```bash
|
||
pip install numpy pandas matplotlib scikit-learn scipy networkx
|
||
```
|
||
|
||
## 使用方法
|
||
|
||
### 基本用法
|
||
|
||
```bash
|
||
python main.py
|
||
```
|
||
|
||
### 指定数据文件
|
||
|
||
```bash
|
||
python main.py --excel wind_farm_coordinates.xlsx
|
||
```
|
||
|
||
### 覆盖默认簇数
|
||
|
||
```bash
|
||
python main.py --clusters 20
|
||
```
|
||
|
||
## 算法说明
|
||
|
||
### 1. MST Method（最小生成树）
|
||
- 使用最小生成树连接所有风机到海上变电站
|
||
- 简单高效，适合初步设计
|
||
|
||
### 2. K-means Clustering
|
||
- 将风机分组到多个回路中
|
||
- 平衡每回路的功率分配
|
||
|
||
### 3. Capacitated Sweep（容量扫描）
|
||
- 考虑电缆容量约束的智能分组
|
||
- 支持多种电缆规格自动选择
|
||
|
||
### 4. Rotational Sweep（旋转优化）
|
||
- 在容量扫描基础上进行旋转优化
|
||
- 进一步降低总成本和损耗
|
||
|
||
## 输出文件
|
||
|
||
1. **可视化图片**：`wind_farm_design_comparison.png`
|
||
- 不同算法的设计方案对比图
|
||
|
||
2. **CAD图纸**：`wind_farm_design.dxf`
|
||
- 可导入CAD软件的详细设计图纸
|
||
|
||
3. **数据报告**：`wind_farm_design.xlsx`
|
||
- 包含所有方案的详细技术参数和成本分析
|
||
|
||
## 关键参数说明
|
||
|
||
可以在 `main.py` 中调整以下核心常量以适配不同项目：
|
||
|
||
```python
|
||
VOLTAGE_LEVEL = 66000 # 集电系统电压 (V)
|
||
POWER_FACTOR = 0.95 # 功率因数
|
||
cost_multiplier = 5.0 # 海缆相对于陆缆的成本倍数
|
||
```
|
||
|
||
## 电缆规格配置
|
||
|
||
项目支持多种电缆规格，可在 `generate_template.py` 中配置：
|
||
|
||
| 截面积(mm²) | 容量(MW) | 电阻(Ω/km) | 成本(元/m) |
|
||
|-------------|----------|------------|------------|
|
||
| 35 | 150 | 0.524 | 80 |
|
||
| 70 | 215 | 0.268 | 120 |
|
||
| 95 | 260 | 0.193 | 150 |
|
||
| 120 | 295 | 0.153 | 180 |
|
||
| 150 | 330 | 0.124 | 220 |
|
||
| 185 | 370 | 0.0991 | 270 |
|
||
| 240 | 425 | 0.0754 | 350 |
|
||
| 300 | 500 | 0.0601 | 450 |
|
||
| 400 | 580 | 0.0470 | 600 |
|
||
|
||
## 输出示例
|
||
|
||
```text
|
||
===== 开始比较电缆方案 =====
|
||
|
||
--- All Cables (Base) ---
|
||
[Base] Cost: ¥12,456,789.12 | Loss: 234.56 kW
|
||
[Rotational] Cost: ¥12,234,567.89 | Loss: 223.45 kW
|
||
|
||
--- High Current (Base) ---
|
||
[Base] Cost: ¥11,987,654.32 | Loss: 245.67 kW
|
||
[Rotational] Cost: ¥11,876,543.21 | Loss: 234.56 kW
|
||
|
||
推荐方案: High Current (Rotational) (默认)
|
||
```
|
||
|
||
## 许可证
|
||
|
||
本项目仅供学习和研究使用。 |