近年来,为应对全球日趋严峻的能源危机及环境污染问题,可再生能源得到了持续快速的发展。潮汐流能发电(TCG,Tidal Current Generation)技术作为一种绿色环保、开发潜力巨大的海洋能利用形式得到了世界各国的高度重视。随着MW级潮汐流能发电机组(TCT,Tidal Current Turbine)的成功研制以及商业化潮汐流能发电场的成功并网,TCG更大规模的开发利用也迎来了春天的曙光。潮汐流能发电场(TCF,Tidal Current Farm)通常由TCTs、箱式变压器、集电系统(ECS,Electrical Collector System)、海上变电站和海底高压输电系统等组成,最后通过岸上变电站并入电网。其中,TCT是将潮汐流能转换为电能的核心设备,它的数量和布局直接关系到TCF输出电能的多寡;而ECS的电缆选型、拓扑规划与它的建设、运行成本之间又存在着较强的耦合关系。因此,TCT布局及ECS的合理规划对潮汐流能的规模化开发利用至关重要,其不仅关系到建设资金的利用效率,更是决定TCF长期盈利能力的关键因素。本文在国家自然科学青年基金项目“潮汐流能发电机组和集电系统的统一协调概率规划方法研究”(51607014)以及中央高校项目“含潮汐流能电力系统概率可靠性评估方法研究”(106112015CDJXY 150002)的资助下,对TCT布局以及ECS的规划方法展开研究,具体内容如下:①针对现有研究未能计及潮汐流速规律特性、以及电力系统运行与TCT布局规划之间的交互影响,本文基于双层优化理论,提出了TCF定容及TCT布局的统一规划方法,该方法综合考虑了潮汐流速日变化规律以及各类规划和运行成本。首先,针对全日潮、半日潮及混合潮等多种潮汐变化类型,提出了潮汐流速日变化规律的模拟方法;其次,在计及TCF日发电量、TCT投资成本、TCG环境效益成本以及电网运行成本的情况下,以单位发电量综合发电成本最小为目标,并考虑TCT之间安全距离限制、规划海域边界限制等地理条件约束以及潮流方程约束,建立上层主优化模型,对TCF容量和TCT布局进行协调优化;然后,在考虑功率平衡、网内机组备用以及网内机组出力约束的情况下,以TCG环境效益成本和网内机组发电成本最小为目标建立下层子优化模型,实现TCF并网后网内机组的经济运行;其中,上层优化模型通过TCG环境效益成本和电网运行成本与下层优化模型耦合;最后,用潮汐流速的实测数据和IEEE30节点标准测试系统进行仿真分析,结果表明,与现有方法相比,本文方法能够有效降低潮汐流能的综合发电成本、提高TCF的接入容量,从而,可在一定程度上保障TCF的盈利能力、充分挖掘潮汐流能的发电潜力。②针对现有的ECS分组规划方法易造成线路跨区域交叉的问题,本文在综合考虑ECS投资和传输功率损耗的情况下,提出了基于辐射形分组优化的ECS规划方法。首先,以各TCT与分组中心之间角度差绝对值之和最小为目标,考虑TCT隶属组别约束和组内包含的TCT最大数量约束,提出了TCT自适应辐射形分组方法,降低ECS规划的维度,避免各分组之间ECS线路交叉;然后,以电缆的投资成本和线路传输功率损耗成本最小为目标,考虑线路传输功率约束、线路压降约束和ECS拓扑结构约束,建立了ECS的规划模型,对ECS的拓扑结构及电缆类型进行优化;接着,针对传统编码方式效率低的问题,本文结合Prüfer数列和遗传算法,建立了上述模型的优化求解方法,该方法可保证ECS拓扑结构的辐射形和连通性。最后,利用本文方法对两座TCF的ECS进行规划分析。结果表明,本文方法能够有效降低ECS的综合成本,而且具有较高的适用性及求解效率。