风电场布局的拓扑优化

提出一种求解风电场布局优化问题的新方法。在放置风机数量的最小与最大限制以及风机间最小间距约束下，最大化年发电量。所提方法依赖于基于密度的拓扑优化方法，其中在零与一之间变化的连续密度变量被分配给每个潜在风机位置。若关联变量等于一则该位置存在风机，否则若关联变量为零则不存在。密度变量的中间值通过传统用于多材料结构拓扑优化的插值格式进行惩罚。被惩罚的设计变量中间值变得不经济，优化算法被隐式推向偏好清晰的0-1终值。该优化问题用基于一阶信息的梯度算法求解。由于所提问题表述，涉及的函数显式用设计变量表示，其解析梯度可直接计算。数值结果凸显了所提方法以少量计算资源和时间找出非直观风电场布局的能力。