风能作为一种重要的可再生能源越来越受到人们的广泛关注。近年来,由于海上风能资源密度较高、且相对稳定,海上风电逐渐成为人们的研究热点并进入规模化发展阶段。尽管大型海上风电场将成为人们未来利用风能的一种重要途径,但在当前阶段,海上风电开发仍然存在一些亟待解决的技术问题。本文研究的是包含内部电气网络和接入电网部分的海上风电场集电系统的经济性和可靠性,属于风电场规划范畴。大型海上风电场造价十分高昂,从东海大桥海上风电场来看,约为2000万元/MW。其中,集电系统建设成本在整个海上风电场建设成本中的比例高达到15~30%。当海上风电场规模增大,离岸距离增加时,还涉及建设一个或多个海上变电站的问题。因此,海上风电场集电系统优化问题已成为当前风力发电领域的重要研究课题,受到国内外的广泛关注。本文首先从大型海上风电场集电系统的特点出发,归纳了影响规划方案经济性和可靠性的因素,并建立相应的数学模型。解决了实际进行风电场规划时如何按照传统规划的要求和准则,同时合理地考虑海上风电的特点从而进行有效的规划风电场集电系统的问题。然后利用文内总结的集电系统经济性优化数学模型,设计了一套组合算法,将大规模的优化问题分区域分层次逐步攻克,解决了集电系统经济性优化数学规划的高维度、强非线性、高时间复杂度的问题。接着在风电场经济性优化完成得到目标方案之后,设计了一套采用蒙特卡洛模拟法的大型海上风电场集电系统可靠性评价体系,定义了影响可靠性的指标,设计了评价步骤,初步解决了大型海上风电场集电系统规划结果评估问题。最后以一个实际的大型海上风电场为算例,运用本文所建立方法和步骤进行了集电系统的经济性优化和可靠性评估。通过算例的计算结果与传统人工设计、全局搜索算法、遗传算法等方法的计算结果对比,论证了本文给出的大型海上风电场集电系统优化方法和可靠性评估体系是快速有效的,为实际的海上风电场规划问题提供了一种科学的定量的规划思路和评估手段。