MHYV 30*2*0.8礦用通訊電纜

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1 海上風電場輸出功率時間序列模擬

把握海上風電場建設地點的風速變化規律，生成能夠用於模擬電纜長期執行熱老化效應的風電功率時間序列是本文方法的基礎。其關鍵在於如何使模擬的風速序列在波動範圍、機率分佈及時序上符合風電場所在地海上風速的實際變化特點。對此，本文基於海上風速的歷史資料，在統計風速及風速變化速度機率分佈的基礎上，透過2次抽樣生成風電功率時間序列。設風速歷史資料時間解析度為Δt，需要抽樣獲得包含N個風速資料點的時間序列，則風電輸出功率時間序列模擬步驟如下。

步驟1：基於歷史資料統計風速及其在Δt時間內變化量的機率分佈，並採用核密度估計法

［

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，

16

，

17

］

獲得相應機率密度函式。

步驟2：根據風速的機率密度函式抽樣N個風速資料形成集合W，令計數變數i=1。

步驟3：根據風速在Δt時間內變化量的機率密度函式抽取第i個風速變化量與集合W中第i個風速相加得到風速v

i+1

。

步驟4：在集合W中的第i+1至第N個元素中找到與v

i+1

距離最近的風速，而後將其置為集合W中的第i+1個元素。

步驟5：令i=i+1，若i=N，則輸出集合W作為風速時間序列模擬結果，而後執行步驟6，否則返回步驟3。

步驟6：將集合W資料代入風機功率特性模型

［

18

］

，獲得單颱風機有功輸出功率時間序列p

i

（i=1，2，…，N）；設風電場中包含M颱風機，則風電場輸出功率時間序列可由P

i

=Mp

i

ρ（i=1，2，…，N）計算，其中ρ為尾流係數；風電場輸出電流時間序列為

（i=1，2，…，N），其中U為風電場高壓母線電壓，cosφ為風電功率因數。本文中假設ρ=0。9，U=U

N

（網路額定電壓），cosφ=1。

2 海底電纜熱平衡模型和壽命損失模型

2。1 海底電纜熱平衡模型

海底電纜導體的執行溫度是把握電纜載荷狀態和計算電纜壽命損失的重要狀態量，本節介紹XLPE絕緣海底電纜熱平衡模型。基於第1章中海上風電場輸出功率時間序列模擬方法，本模型可用於模擬海底電纜導體溫度動態過程，從而為後續計算海底電纜熱老化壽命損失奠定基礎。

XLPE絕緣電纜具有機械強度高、絕緣性好、耐腐蝕的特點，適用於海底敷設環境

［

19

］

。與大部分陸上敷設電纜不同，海底電纜對防水及抗腐蝕性具有較高的要求，通常採用鎧裝結構，且由於銅製金屬套防水性和鋁鎧的抗腐蝕性較差，因而海底電纜通常採用鉛套和鋼絲鎧裝結構

［

20

，

21

］

，其結構

［

14

］

及熱平衡模型分別如圖1和圖2所示。