利用量子计算机优化风电场涡轮机布局技术的研究
量子物理
2025-08-21 v3
摘要
本文研究了风电场布局优化（WFLO），我们将考虑尾流效应的涡轮机放置表述为二次无约束二值优化（QUBO）问题。风能在向可持续电力系统过渡的过程中发挥着关键作用，但由于复杂的尾流相互作用，涡轮机的最优放置仍然是一个具有挑战性的组合问题。随着量子计算的近期进展，人们越来越有兴趣探索混合量子-经典方法是否能为此类计算密集型任务提供优势。我们研究了使用在 Qiskit 量子计算机模拟器上实现的变分量子特征求解器（VQE）来求解由此产生的 QUBO 问题，采用了无量子噪声、基于门的电路模型。讨论了三种经典优化器，并详细分析了其中最有效的两种方法：线性近似约束优化（COBYLA）和贝叶斯优化（BO）。我们将这些模拟量子结果与两种成熟的经典优化方法：模拟退火（SA）和 Gurobi 求解器进行了比较。本研究侧重于 4×4 网格配置（需要 16 个量子比特），为近期量子算法在可再生能源优化中的适用性提供了见解。
引用
@article{arxiv.2312.13123,
title = {Investigating Techniques to Optimise the Layout of Turbines in a Windfarm using a Quantum Computer},
author = {James Hancock and Matthew J. Craven and Craig McNeile and Davide Vadacchino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.13123},
year = {2025}
}
备注
Updated all files to now be in accordance with the published version