面向风电场布线的负环取消工程化
数据结构与算法
2023-07-31 v2
摘要
在风电场中，涡轮机将风能转化为电能。每台涡轮机的发电量经由其他涡轮机可能地传输至与电网相连的变电站。在每一条可能的互连上至多可铺设一种各种不同的电缆类型。每种类型具有每单位长度的成本和容量。为风电场设计成本最小的电缆布局以将所有涡轮机的产量送入电网被称为风电场布线问题（WCP）。我们将 WCP 表述为图上的流问题，其中边上流的成本由源自电缆类型的阶跃函数建模。最近，我们提出了一种基于负环取消的 WCP 算法概念验证 [14]。我们扩展了该启发式算法的关键步骤，并建立了理论基础，解释该启发式算法如何应对源自 WCP 特殊结构的问题。全面的实验评估确定了算法的最佳配置，并将其与文献中的现有方法如混合整数线性规划（MILP）和模拟退火（SA）进行比较。该启发式算法在多达 500 台涡轮机的实例上运行时间介于半毫秒至约一分半钟之间。其提供的解与两个竞争方法（运行时间分别为一小时和一天）质量相近。当比较两秒运行时间后的解质量时，我们的算法优于 MILP 和 SA 方法，这使其可应用于交互式风电场规划。
引用
@article{arxiv.1908.02129,
title = {Engineering Negative Cycle Canceling for Wind Farm Cabling},
author = {Sascha Gritzbach and Torsten Ueckerdt and Dorothea Wagner and Franziska Wegner and Matthias Wolf},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.02129},
year = {2023}
}
备注
A preliminary version of this work was published in the Proceedings of the 27th Annual European Symposium on Algorithms (ESA'19). This work became part of the dissertation of the first author