海上风电场风机规则排布方法、装置、存储介质和终端

技术领域

本发明涉及海上风电场风机排布的技术领域，更具体地说，涉及一种海上风电场风机规则排布方法、装置、存储介质和终端。

背景技术

在海上风电项目设计过程中，机位排布是影响整个项目发电效益的重要环节。与陆上风电不同，海上受地形影响较小，风资源分布较均衡，风机排布的主要影响因素为场址边界形状、风能风向分布和风机尾流。由于海面粗糙度小，风机尾流扩散慢、影响距离长，海上风机排布应尽量降低尾流损失，从而实现发电量最大化。海上风电项目规模一般较大，其潜在的机位排布方案可能有成千上万种，采用传统的人工手动排布方法耗时长、效率低，难以得到发电量最大的布置方案。因此，有必要借助相关智能优化算法及计算机等工具，实现风机排布自动化。目前关于海上风电场风机排布自动化的研究大多得到的都是不规则布置形式，这种形式下风机排布缺乏规律性，视觉效果不美观，集电线路布置较复杂且船只运维不方便，在实际工程项目中一般不采用。

目前针对海上风机规则排布自动优化方法的研究成果较少。其中，《海上风电场阵列式自动机位排布方法》提出了一种获取阵列式机位布局的自动化寻优算法，设定行方位角、行列间距比、列偏移3个控制参量，按照以下流程获得指定控制参量下的机位排布方案：1)给定目标风场的场址拐点，形成封闭的区域；2)设置控制参量，由四边形单元覆盖整个风场；3)根据装机容量对四边形单元做缩放，同时对所有四边形单元做同步位置微调，从而获得更大的机组间距；4)提取封闭区域内的机组坐标，这时的排布就是本轮控制参量下的最优解。在设定的控制参量阈值范围内，通过全局遍历生成覆盖所有可能情况的排布方案库，计算风电场发电量，从而筛选出发电量最大的机位排布方案。

然而，这种方法得到的机位排布方案中风机之间的行距和列距完全相同，从而导致风电场内部风机之间的尾流影响较大，尾流仍存在一定的优化空间，风电场发电量未实现最大化。另外，部分风机距离场址边界仍存在一定移动空间，场址区域面积没有充分利用，风电场发电量未实现最大化。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种海上风电场风机规则排布方法、装置、存储介质和终端。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种海上风电场风机规则排布方法，包括以下步骤：

获取海上风电场的参数信息；

根据所述海上风电场的参数信息确定风机的排布条件；

结合所述风机的排布条件进行海上风电场风机规则排布寻优，获得风机的较优排布方案；

对所述较优排布方案进行优化，获得风机的最优排布方案。

在本发明所述的海上风电场风机规则排布方法中，所述海上风电场的参数信息包括：所述海上风电场的基本信息和所述海上风电场的输入信息；

所述基本信息包括：所述海上风电场的总装机容量、所述海上风电场的场址边界拐点坐标；

所述输入信息包括：风机的单机容量和风机的叶轮直径；

所述根据所述海上风电场的参数信息确定风机的排布条件包括：

根据所述海上风电场的总装机容量和所述风机的单机容量确定风机的排布台数；

根据所述海上风电场的场址边界拐点坐标和规定的风机用海范围，确定风机的排布阈值；

根据所述风机的叶轮直径确定风机排布的最小间距。

在本发明所述的海上风电场风机规则排布方法中，所述结合所述风机的排布条件进行海上风电场风机规则排布寻优，获得风机的较优排布方案包括：

确定风机排布的最小布置单元；

设置所述最小布置单元的控制参数；

对所述控制参数进行遍历取值，筛选出满足所述风机的排布条件的所有风机排布方案；

基于所述所有风机排布方案进行选择，获得所述风机的较优排布方案。

在本发明所述的海上风电场风机规则排布方法中，所述控制参数包括：行间距、列间距、第一夹角和第二夹角；所述第一夹角为：列方向与正东方向的夹角；所述第二夹角为：行方向与列方向的夹角；

所述设置所述最小布置单元的控制参数包括：

设置所述行间距的最大值、所述行间距的最小值和所述行间距的调整步长；

设置所述列间距的最大值、所述列间距的最小值和所述列间距的调整步长；

设置所述第一夹角的最大值、所述第一夹角的最小值和所述第一夹角的调整步长；

设置所述第二夹角的最大值、所述第二夹角的最小值和所述第二夹角的调整步长。

在本发明所述的海上风电场风机规则排布方法中，所述对所述控制参数进行遍历取值，筛选出满足所述风机的排布条件的所有风机排布方案包括：

对所述控制参数进行遍历取值，采用枚举法筛选出满足所述风机的排布条件的所有风机排布方案。

在本发明所述的海上风电场风机规则排布方法中，所述对所述控制参数进行遍历取值，采用枚举法筛选出满足所述风机的排布条件的所有风机排布方案包括：

步骤a1.根据任意一组控制参数生成覆盖海上风电场区域的网格单元；

步骤a2.确定所述网格单元的网格交点；

步骤a3.基于所述网格交点获得风机的预排布位置；所述风机的预排布位置为所述网格交点；

步骤a4.判断所述风机的预排布位置是否满足所述风机的排布条件；

步骤a4.若满足所述风机的排布条件，则所述风机的预排布位置为有效排布方案；

步骤a5.重复步骤a1～步骤a4直到每一组控制参数遍历完成，获得满足所述风机的排布条件的所述所有风机排布方案。

在本发明所述的海上风电场风机规则排布方法中，所述确定所述网格单元的网格交点包括：

确定所述网格单元的起始行边界和起始列边界；

根据所述网格单元的起始行边界和起始列边界，确定所述网格单元的起始点；

确定所述网格单元的总行数和总列数；

根据所述网格单元的起始点、所述网格单元的总行数和总列数进行计算，获得所述网格单元的网格交点。

在本发明所述的海上风电场风机规则排布方法中，所述判断所述风机的预排布位置是否满足所述风机的排布条件包括：

根据所述网格交点获得风机的中心点；

计算所述风机的中心点到场址边界的距离；

判断所述风机的中心点到场址边界的距离是否大于等于所述风机的排布阈值；

若是，则判定所述风机的预排布位置有效；

判断有效机位数量是否等于所述风机的排布台数；

若所述有效机位数量等于所述风机的排布台数，则判断当前组的控制参数对应的风机排布方案为有效排布方案。

在本发明所述的海上风电场风机规则排布方法中，所述基于所述所有风机排布方案进行选择，获得所述风机的较优排布方案包括：

计算所述所有风机排布方案中每一个风机排布方案的风电场发电量，获得所有风机排布方案的风电场发电量；

根据所述所有风机排布方案的风电场发电量进行筛选，获得风电场发电量的最大值；

获取与所述风电场发电量的最大值对应的风机排布方案；所述与所述风电场发电量的最大值对应的风机排布方案为所述风机的较优排布方案。

在本发明所述的海上风电场风机规则排布方法中，所述对所述较优排布方案进行优化，获得风机的最优排布方案包括：

对所述较优排布方案进行贴合边界调整；

对完成贴合边界调整的排布方案，结合贴合边界处理进行末位移动调整；

对完成末位移动调整的排布方案进行间距微调；

在完成间距微调后，所获得的排布方案为所述风机的最优排布方案。

在本发明所述的海上风电场风机规则排布方法中，所述对所述较优排布方案进行贴合边界调整包括：

步骤b0.初始化第i行的i值为1；

步骤b1.计算第i行的首台风机到场址边界距离和尾台风机到场址边界距离，并判断第i行的首台风机到场址边界距离或者尾台风机到场址边界距离是否大于风机的排布阈值，若是，则执行步骤b2，若否，则执行步骤b4；

步骤b2.将首台风机和尾台风机在第i行方向上移动至满足设定条件；所述设定条件为：首台风机到场址边界距离和尾台风机到场址边界距离等于风机的排布阈值；

步骤b3.将第i行的首台风机和尾台风机位置固定，并对第i行上其他所有风机进行等间距调整；

步骤b4.对i进行加1处理；

步骤b5.判断i是否小于等于总行数，若是，则返回步骤b1，若否，则结束贴合边界调整。

在本发明所述的海上风电场风机规则排布方法中，所述对完成贴合边界调整的排布方案，结合贴合边界处理进行末位移动调整包括：

步骤c0.对完成贴合边界调整的排布方案，计算全场风机的发电量；

步骤c1.初始化第i行的i值为1；

步骤c2.判断发电量最低的风机是否位于第i行，若是，执行步骤c8，若否，则执行步骤c3；

步骤c3.计算第i行增加一台风机后的列间距，并判断第i行增加一台风机后的列间距是否大于等于风机排布的最小间距，若是，则执行步骤c4，若否，则执行步骤c8；

步骤c4.执行末位移动；

步骤c5.将全部行进行贴合边界调整；

步骤c6.计算全场风机发电量；

步骤c7.判断全场风机发电量是否提高，若是，则保存本次调整之后的排布方案并返回步骤c3，若否，则返回本次调整之前的排布方案；

步骤c8.对i进行加1处理；

步骤c9.判断i是否小于等于总行数，若是，则返回步骤c3，若否，则结束末位移动调整。

在本发明所述的海上风电场风机规则排布方法中，所述对完成末位移动调整的排布方案进行间距微调包括：

对完成末位移动调整的排布方案进行行距微调；

对完成行距微调后的排布方案进行列距微调。

在本发明所述的海上风电场风机规则排布方法中，所述对完成末位移动调整的排布方案进行行距微调包括：

步骤d0.设置行间距的微调步长；

步骤d1.初始化第i行的i值为2；

步骤d2.将第i行的风机沿着列方向移动行间距的微调步长的距离；

步骤d3.计算第i行的首台风机到场址边界距离和尾台风机到场址边界距离，并判断第i行的首台风机到场址边界距离或者尾台风机到场址边界距离是否不等于风机的排布阈值，若是，则执行步骤d4，若否，则执行步骤d6；

步骤d4.将第i行首台风机和尾台风机在第i行方向上移动至满足设定条件，并进行贴合边界处理；所述设定条件为：首台风机到场址边界距离和尾台风机到场址边界距离等于风机的排布阈值；

步骤d5.计算第i行上风机之间的列距，并判断风机之间的列距是否大于等于风机排布的最小间距，若是，则执行步骤d6，若否，则执行步骤d8；

步骤d6.计算全场风机发电量；

步骤d7.判断全场风机发电量是否提高，若是，则保存本次调整之后的排布方案并返回步骤d2，若否，则执行步骤d8；

步骤d8.返回本次调整之前的排布方案；

步骤d9.对i进行加1处理；

步骤d10.判断i是否小于总行数，若是，则返回步骤d2，若否，则结束行距微调。

在本发明所述的海上风电场风机规则排布方法中，所述对完成行距微调后的排布方案进行列距微调包括：

步骤e0.设置列间距的微调步长；

步骤e1.初始化第i行的i值为1，第j台的j值为2；

步骤e2.在第i行方向上将第j台风机移动列间距的微调步长的距离；

步骤e3.计算第j台风机与相邻风机之间的距离，并判断第j台风机与相邻风机之间的距离是否大于等于风机排布的最小间距，若是，则执行步骤e4，若否，则执行步骤e6；

步骤e4.计算全场风机发电量；

步骤e5.判断全场风机发电量是否提高，若是，则保存本次调整之后的排布方案并返回步骤e2，若否，则执行步骤e6；

步骤e6.返回本次调整之前的排布方案；

步骤e7.对j进行加1处理；

步骤e8.判断j是否小于第i行风机总个数，若是，则返回步骤e2，若否，则执行步骤e9；

步骤e9.对i进行加1处理，且j值取2；

步骤e10.判断i是否小于等于总行数，若是，则返回步骤e2，若否，则结束列距微调。

本发明还提供一种海上风电场风机规则排布装置，包括：

信息获取单元，用于获取海上风电场的参数信息；

排布条件确定单元，用于根据所述海上风电场的参数信息确定风机的排布条件；

排布方案寻优单元，用于结合所述风机的排布条件进行海上风电场风机规则排布寻优，获得风机的较优排布方案；

排布方案优化单元，对所述较优排布方案进行优化，获得风机的最优排布方案。

本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序适于处理器进行加载，以执行如上所述的海上风电场风机规则排布方法的步骤。

本发明还提供一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，执行如上所述的海上风电场风机规则排布方法的步骤。

实施本发明的海上风电场风机规则排布方法、装置、存储介质和终端，具有以下有益效果：包括以下步骤：获取海上风电场的参数信息；根据海上风电场的参数信息确定风机的排布条件；结合风机的排布条件进行海上风电场风机规则排布寻优，获得风机的较优排布方案；对较优排布方案进行优化，获得风机的最优排布方案。本发明在通过规则排布自动寻优得到风机的较优排布方案后，继续对较优排布方案进行优化处理，可以充分利用风电场场址区域，调整发电量较低的风机位置，从而进一步提升海上风电场发电量，实现全场发电量最大化。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明提供的海上风电场风机规则排布方法的流程示意图；

图2是本发明提供的平行四边形最小布置单元的示意图；

图3是本发明提供的基于第i组控制参数生成覆盖海上风电场区域的平行四边形网格单元的示意图；

图4是本发明提供的贴合边界调整的流程示意图；

图5是本发明提供的贴合边界调整前的示意图；

图6是本发明提供的贴合边界调整后的示意图；

图7是本发明提供的末位移动调整的流程示意图；

图8是本发明提供的行距微调的流程示意图；

图9是本发明提供的列距微调的流程示意图；

图10是本发明提供的海上风电场风机规则排布装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

基于实际工程约束，以海上风电场发电量最大为优化目标，本发明提供了一种海上风电场风机规则排布方法，该方法以平行四边形为最小布置单元(基本布置单元)进行风机规则排布自动寻优，并在此基础上采用贴合边界、末位移动和间距微调对风机的较优排布方案进行自动优化调整，最终得到的风机排布方案为多行的规则排布形式，而且海上风电场发电量可以达到最大。

具体的，图1示出了本发明提供的海上风电场风机规则排布方法一优选实施例。

如图1所示，本实施例中，该海上风电场风机规则排布方法包括以下步骤：

步骤S101.获取海上风电场的参数信息。

具体的，本实施例中，海上风电场的参数信息包括：海上风电场的基本信息和海上风电场的输入信息。其中，基本信息包括：海上风电场的总装机容量、海上风电场的场址边界拐点坐标。输入信息包括：风机的单机容量和风机的叶轮直径。进一步地，本实施例中，输入信息还包括：场址区域的测风数据、风机的轮毂高度、风机的功率曲线和推力系数曲线等。其中，场址区域的测风数据一般为逐10min或逐h的风速、风向时间序列数据。

需要说明的是，本实施例中，对于海上风电场的参数信息的获取可以采用现有的任意方式，本发明不作具体限定。

步骤S102.根据海上风电场的参数信息确定风机的排布条件。

具体的，本实施例中，根据海上风电场的参数信息确定风机的排布条件包括：根据海上风电场的总装机容量和风机的单机容量确定风机的排布台数；根据海上风电场的场址边界拐点坐标和规定的风机用海范围，确定风机的排布阈值；根据风机的叶轮直径确定风机排布的最小间距。

风机的排布台数可定义为N。其中，风机的排布台数N等于海上风电场的总装机容量除以风机的单机容量并四舍五入取整求得的拟安装风机台数N’，即N＝N’。

风机的排布阈值指风机中心点到场址边界的最小距离，需要结合海上风电场的场址边界拐点坐标和规定的风机用海范围确定。其中，规定的风机用海范围为：单个风机的用海面积计算范围需要以风机基础外缘再外扩50m，上述区域不得位于海上风电场范围之外。因此，风机中心点到场址边界的距离d

风机排布的最小间距需要考虑风机运行期间的安全，基于此，风机之间的距离应满足d

步骤S103.结合风机的排布条件进行海上风电场风机规则排布寻优，获得风机的较优排布方案。

本实施例中结合风机的排布条件进行海上风电场风机规则排布寻优，获得风机的较优排布方案包括：确定风机排布的最小布置单元；设置最小布置单元的控制参数；对控制参数进行遍历取值，筛选出满足风机的排布条件的所有风机排布方案；基于所有风机排布方案进行选择，获得风机的较优排布方案。

具体的，为了保证风机排布的行列规则性，可以使用平行四边形作为最小布置单元，如图2所示，并定义改变平行四边形的4个控制参数，即该4个控制参数分别为：行间距(长边长度)d

本实施例中，设置最小布置单元的控制参数包括：设置行间距的最大值、行间距的最小值和行间距的调整步长；设置列间距的最大值、列间距的最小值和列间距的调整步长；设置第一夹角的最大值、第一夹角的最小值和第一夹角的调整步长；设置第二夹角的最大值、第二夹角的最小值和第二夹角的调整步长。

其中，对控制参数进行遍历取值，筛选出满足风机的排布条件的所有风机排布方案包括：对控制参数进行遍历取值，采用枚举法筛选出满足风机的排布条件的所有风机排布方案。

具体的，在一个实施例中，对控制参数进行遍历取值，采用枚举法筛选出满足风机的排布条件的所有风机排布方案包括：

步骤a1.根据任意一组控制参数生成覆盖海上风电场区域的网格单元。

步骤a2.确定网格单元的网格交点。

其中，确定网格单元的网格交点包括：确定网格单元的起始行边界和起始列边界；根据网格单元的起始行边界和起始列边界，确定网格单元的起始点；确定网格单元的总行数和总列数；根据网格单元的起始点、网格单元的总行数和总列数进行计算，获得网格单元的网格交点。

步骤a3.基于网格交点获得风机的预排布位置；风机的预排布位置为网格交点。

步骤a4.判断风机的预排布位置是否满足风机的排布条件。

其中，判断风机的预排布位置是否满足风机的排布条件包括：根据网格交点获得风机的中心点；计算风机的中心点到场址边界的距离；判断风机的中心点到场址边界的距离是否大于等于风机的排布阈值；若是，则判定风机的预排布位置有效；判断有效机位数量是否等于风机的排布台数；若有效机位数量等于风机的排布台数，则判断当前组的控制参数对应的风机排布方案为有效排布方案。

步骤a4.若满足风机的排布条件，则风机的预排布位置为有效排布方案。

步骤a5.重复步骤a1～步骤a4直到每一组控制参数遍历完成，获得满足风机的排布条件的所有风机排布方案。

本实施例中，基于所有风机排布方案进行选择，获得风机的较优排布方案包括：计算所有风机排布方案中每一个风机排布方案的风电场发电量，获得所有风机排布方案的风电场发电量；根据所有风机排布方案的风电场发电量进行筛选，获得风电场发电量的最大值；获取与风电场发电量的最大值对应的风机排布方案；与风电场发电量的最大值对应的风机排布方案为风机的较优排布方案。

具体的，以平行四边形作为最小布置单元进行海上风电场风机规则排布自动寻优的详细流程如下：

1)设置平行四边形最小布置单元的4个控制参数：分别设定4个控制参数的最小值(d

2)对4个控制参数进行遍历取值，利用枚举法筛选出满足海上风电场约束条件的所有机位排布方案。具体的，对于第i组控制参数(d

①确定网格起始行边界h

网格单元的外边缘是一个大的平行四边形，起始行边界h

如图3所示，为第i组控制参数生成的覆盖海上风电场区域的平行四边形网格单元。网格起始行边界h

y

y

(1)式中，y

②确定网格起始点(X

(3)式中，X

③确定网格总行数N

N

N

④计算网格交点坐标。网格行与行之间的垂直距离记为d

(7)式中，y

网格第p行和第q列直线的交点坐标记为(X

(9)式中，X

⑤筛选出符合风机的排布条件的有效机位排布方案。网格交点即为潜在机位，筛选出在海上风电场边界内部且满足d

⑥转到第i+1组控制参数(d

3)计算各个排布方案下的风电场发电量，选出全场发电量最大的平行四边形风机排布方案(即较优排布方案)。

本实施例中，可以采用概率密度离散法计算风电场发电量，其中，风电场发电量的计算公式为：

(11)式中，AEP表示风电场发电量，8760为年平均小时数，h；N

风频分布函数则根据所计算得到的风机入流风速，在风速频率分布曲线中查找获得。具体的，首先对场址区域的测风数据进行处理，然后划分风向扇区，在各个扇区内分别使用威布尔分布模型(Weibull分布模型)将离散的风速数据拟合成风速频率分布曲线。在得到风速频率分布曲线后，计算风机入流风速，再根据风机入流风速在风速频率分布曲线中查找，即可得到对应的风频分布函数的值。

本发明实施例中，可以采用PARK模型和平方和叠加模型模拟风机之间的尾流效应，计算风机入流风速。其中，PARK模型计算风机下游尾流区风速损失的公式为：

(12)式中，V

当下游风机WT

(1―δ

(13)式中，V

当下游风机受到多台上游风机的尾流影响时，多台风机的尾流叠加效应采用平方和模型模拟，上游多台风机尾流对下游风机的影响系数的表达式为：

(14)式中，δ

因此，根据(13)式即可计算下游风机的入流风速，并在计算得到风机入流风速后即可直接查找获得对应的风频分布函数的值。

同样地，本发明实施例中，在计算得到风机入流风速后，可根据入流风速在功率曲线中查找得到对应的功率曲线拟合函数的值。

步骤S104.对较优排布方案进行优化，获得风机的最优排布方案。

本实施例中，对较优排布方案进行优化，获得风机的最优排布方案包括：对较优排布方案进行贴合边界调整；对完成贴合边界调整的排布方案，结合贴合边界处理进行末位移动调整；对完成末位移动调整的排布方案进行间距微调；在完成间距微调后，所获得的排布方案为风机的最优排布方案。

贴合边界是指对于距离风电场可布置区域边界仍存在一定移动空间的风机，先将该风机在其所在行上移动至可布置区域边界处，然后固定其所在行的首尾两台风机，对此行上的其他所有风机进行等间距调整。通过贴合边界优化可以增大风机之间的列距，从而提升风电场发电量。贴合边界算法效果示意如图6所示，其中，图5是进行贴合边界调整前的效果图。

具体的，如图4所示，对较优排布方案进行贴合边界调整包括以下步骤：

步骤b0.初始化第i行的i值为1。

步骤b1.计算第i行的首台风机到场址边界距离和尾台风机到场址边界距离，并判断第i行的首台风机到场址边界距离或者尾台风机到场址边界距离是否大于风机的排布阈值，若是，则执行步骤b2，若否，则执行步骤b4。

步骤b2.将首台风机和尾台风机在第i行方向上移动至满足设定条件；设定条件为：首台风机到场址边界距离和尾台风机到场址边界距离等于风机的排布阈值。

步骤b3.将第i行的首台风机和尾台风机位置固定，并对第i行上其他所有风机进行等间距调整。

步骤b4.对i进行加1处理。

步骤b5.判断i是否小于等于总行数，若是，则返回步骤b1，若否，则结束贴合边界调整。

末位移动是指对于风电场中发电量排在末位的部分风机，考虑将其移动至其他行上，以提升全场发电量。末位移动需要和贴合边界配合使用，其算法流程如图7所示。

具体的，如图7所示，对完成贴合边界调整的排布方案，结合贴合边界处理进行末位移动调整包括：

步骤c0.对完成贴合边界调整的排布方案，计算全场风机的发电量。

步骤c1.初始化第i行的i值为1。

步骤c2.判断发电量最低的风机是否位于第i行，若是，执行步骤c8，若否，则执行步骤c3。

步骤c3.计算第i行增加一台风机后的列间距，并判断第i行增加一台风机后的列间距是否大于等于风机排布的最小间距，若是，则执行步骤c4，若否，则执行步骤c8。

步骤c4.执行末位移动。即将发电量最低的风机移动至第i行。

步骤c5.将全部行进行贴合边界调整。

步骤c6.计算全场风机发电量。

步骤c7.判断全场风机发电量是否提高，若是，则保存本次调整之后的排布方案并返回步骤c3，若否，则返回本次调整之前的排布方案。

步骤c8.对i进行加1处理。

步骤c9.判断i是否小于等于总行数，若是，则返回步骤c3，若否，则结束末位移动调整。

间距微调包括：行距微调和列距微调。其中，行距微调是指对处于风电场中部某些发电量较低的风机进行整行位置微调，改变其与周围行之间的行距，行距微调在完成末位移动后进行，其算法流程如图8所示。列距微调是指对发电量较低的部分风机在其所在行上进行位置微调，改变其与周围风机之间的列距。其中，列距微调在完成行距微调后进行，其算法流程如图9所示。即对完成末位移动调整的排布方案进行间距微调包括：对完成末位移动调整的排布方案进行行距微调；对完成行距微调后的排布方案进行列距微调。

具体的，如图8所示，对完成末位移动调整的排布方案进行行距微调包括：

步骤d0.设置行间距的微调步长

步骤d1.初始化第i行的i值为2。

步骤d2.将第i行的风机沿着列方向移动行间距的微调步长的距离。

步骤d3.计算第i行的首台风机到场址边界距离和尾台风机到场址边界距离，并判断第i行的首台风机到场址边界距离或者尾台风机到场址边界距离是否不等于风机的排布阈值，若是，则执行步骤d4，若否，则执行步骤d6。

步骤d4.将第i行首台风机和尾台风机在第i行方向上移动至满足设定条件，并进行贴合边界处理；设定条件为：首台风机到场址边界距离和尾台风机到场址边界距离等于风机的排布阈值。

步骤d5.计算第i行上风机之间的列距，并判断风机之间的列距是否大于等于风机排布的最小间距，若是，则执行步骤d6，若否，则执行步骤d8。

步骤d6.计算全场风机发电量。

步骤d7.判断全场风机发电量是否提高，若是，则保存本次调整之后的排布方案并返回步骤d2，若否，则执行步骤d8。

步骤d8.返回本次调整之前的排布方案。

步骤d9.对i进行加1处理。

步骤d10.判断i是否小于总行数，若是，则返回步骤d2，若否，则结束行距微调。

具体的，如图9所示，对完成行距微调后的排布方案进行列距微调包括：

步骤e0.设置列间距的微调步长

步骤e1.初始化第i行的i值为1，第j台的j值为2。

步骤e2.在第i行方向上将第j台风机移动列间距的微调步长的距离。

步骤e3.计算第j台风机与相邻风机之间的距离，并判断第j台风机与相邻风机之间的距离是否大于等于风机排布的最小间距，若是，则执行步骤e4，若否，则执行步骤e6。

步骤e4.计算全场风机发电量。

步骤e5.判断全场风机发电量是否提高，若是，则保存本次调整之后的排布方案并返回步骤e2，若否，则执行步骤e6。

步骤e6.返回本次调整之前的排布方案。

步骤e7.对j进行加1处理。

步骤e8.判断j是否小于第i行风机总个数，若是，则返回步骤e2，若否，则执行步骤e9。

步骤e9.对i进行加1处理，且j值取2。

步骤e10.判断i是否小于等于总行数，若是，则返回步骤e2，若否，则结束列距微调。

如图10所示，本发明还提供海上风电场风机规则排布装置，其中，该海上风电场风机规则排布装置包括：

信息获取单元11，用于获取海上风电场的参数信息。

排布条件确定单元12，用于根据海上风电场的参数信息确定风机的排布条件。

排布方案寻优单元13，用于结合风机的排布条件进行海上风电场风机规则排布寻优，获得风机的较优排布方案。

排布方案优化单元14，对较优排布方案进行优化，获得风机的最优排布方案。

具体的，这里的海上风电场风机规则排布装置中各单元之间具体的配合操作过程可以参照上述海上风电场风机规则排布方法，这里不再赘述。

本发明的海上风电场风机规则排布方法可以带来以下有效效果：

风机排布方案对应的风电场发电量达到最大。规则排布自动寻优算法可遍历得到发电量最优的平行四边形排布方案，在此基础上继续进行贴合边界、末位移动和间距微调3步优化，可以充分利用场址区域，调整发电量较低的风机位置，进一步提升风电场发电量，实现全场发电量最大化。

风机排布方案为多行的规则排布形式，符合实际工程要求，具有较大的工程应用价值。规则排布自动寻优算法使用平行四边形作为基本布置单元，严格保证了排布方案的行、列规则性，在平行四边形排布方案基础上继续进行贴合边界、末位移动和间距微调3步优化，通过设定风机之间的行距和列距调整规则，保证了排布方案的行规则性。

另，本发明的一种终端，包括存储器和处理器；存储器用于存储计算机程序；处理器用于执行计算机程序实现如上面任意一项的海上风电场风机规则排布方法。具体的，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过终端下载和安装并且执行时，执行本发明实施例的方法中限定的上述功能。本发明中的终端可为笔记本、台式机、平板电脑、智能手机等终端，也可为服务器。

另，本发明的一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上面任意一项的海上风电场风机规则排布方法。具体的，需要说明的是，本发明上述的存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于是电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述终端中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该终端中。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。