[發(fā)明專利]一種分布式光伏電站集群的動(dòng)態(tài)等值建模方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710853068.8
• 申請(qǐng)日: 2017-09-20
• 公開（公告）號(hào): CN107565601A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧偉;李培鑫;盛萬興;孫麗敬;李冬森;李運(yùn)兵;余述良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué);中國電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)安徽省電力公司金寨縣供電公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 熊玉瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種分布式光伏電站集群的動(dòng)態(tài)等值建模方法，屬于分布式能源并網(wǎng)建模與仿真的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)化石能源相比，光伏發(fā)電具有資源豐富、可再生和無污染等優(yōu)勢，因此，近年來光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。根據(jù)國際能源局(IEA)發(fā)布的數(shù)據(jù)，2015年全球新增光伏裝機(jī)容量接近50GW，相較2014年增長25％，全球累計(jì)裝機(jī)容量約230GW，其中，中國、日本和美國為最大市場，共占據(jù)約三分之二的新增裝機(jī)容量。預(yù)計(jì)到2050年，光伏發(fā)電將占據(jù)全球總用電量的16％。

由于光伏發(fā)電本身的優(yōu)點(diǎn)和政府政策的鼓勵(lì)，分布式光伏電站大量且集中地出現(xiàn)在如工業(yè)園區(qū)的屋頂以及農(nóng)村地區(qū)的荒地等應(yīng)用環(huán)境中，從而在局部地區(qū)配網(wǎng)中形成光伏電站集群。隨著電力系統(tǒng)光伏滲透率的增加，光伏電站集群中可包含數(shù)十甚至上百個(gè)分布式光伏電站，由光伏電站導(dǎo)致的如電力系統(tǒng)電能質(zhì)量和穩(wěn)定性運(yùn)行等問題也逐漸增多。為對(duì)這些問題展開研究，首先就需要建立精準(zhǔn)的模型來表征光伏集群在系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)公共耦合點(diǎn)(PCC)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。但如果對(duì)集群中每個(gè)電站進(jìn)行詳細(xì)建模，不僅增加了仿真模型的復(fù)雜度，而且會(huì)在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段和模型仿真計(jì)算階段耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，這種詳細(xì)的建模方法無疑限制了其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。所以，有必要研究光伏集群系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)等值建模以簡化詳細(xì)模型的復(fù)雜度、減少數(shù)據(jù)的需求并減少仿真計(jì)算的時(shí)間。

未來二三十年，將是我國能源生產(chǎn)消費(fèi)方式和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整變革的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)于分布式可再生能源發(fā)電技術(shù)而言，將會(huì)迎來更加廣闊的發(fā)展前景和發(fā)展機(jī)遇。分布式光伏電站集群的動(dòng)態(tài)等值建模將會(huì)為高光伏滲透率配網(wǎng)相關(guān)問題的分析和處理鋪平道路，有助于加快我國智能、綠色、堅(jiān)強(qiáng)的能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是針對(duì)上述背景技術(shù)的不足，提供了一種分布式光伏電站集群的動(dòng)態(tài)等值建模方法，對(duì)光伏集群系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)等值建模，簡化了詳細(xì)模型的復(fù)雜度、減少了數(shù)據(jù)的需求并減少了仿真計(jì)算的時(shí)間，解決了對(duì)集群中每個(gè)電站進(jìn)行詳細(xì)建模增加了仿真模型的復(fù)雜度并且會(huì)在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段和模型仿真計(jì)算階段耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力這一技術(shù)問題。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：

一種分布式光伏電站集群的動(dòng)態(tài)等值建模方法，

提取集群中各光伏電站的聚類指標(biāo)，采樣各光伏電站聚類指標(biāo)的數(shù)據(jù)，對(duì)各光伏電站聚類指標(biāo)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理得到各光伏電站聚類指標(biāo)的時(shí)間序列；

依據(jù)各光伏電站聚類指標(biāo)的時(shí)間序列計(jì)算各光伏電站之間的動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離；

依據(jù)各光伏電站之間的動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離對(duì)光伏電站進(jìn)行聚類分簇；

計(jì)算同簇光伏電站的聚合等值參數(shù)并進(jìn)行配電網(wǎng)的等值化簡。

進(jìn)一步的，分布式光伏電站集群的動(dòng)態(tài)等值建模方法中，各光伏電站的聚類指標(biāo)包含但不限于陣列的輸出電壓、陣列的輸出電流、逆變器的直流側(cè)電壓、逆變器的輸入電流、光伏電站輸出的有功功率、光伏電站輸出的無功功率。

進(jìn)一步的，分布式光伏電站集群的動(dòng)態(tài)等值建模方法中，按照如下方法依據(jù)各光伏電站聚類指標(biāo)的時(shí)間序列計(jì)算各光伏電站之間的動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離：依據(jù)兩個(gè)光伏電站相同聚類指標(biāo)的時(shí)間序列計(jì)算一個(gè)時(shí)間序列中每一個(gè)元素與另一個(gè)時(shí)間序列中各元素的動(dòng)態(tài)距離進(jìn)而確定兩個(gè)光伏電站相同聚類指標(biāo)的距離矩陣，再根據(jù)兩個(gè)光伏電站相同聚類指標(biāo)的距離矩陣并以累計(jì)動(dòng)態(tài)失真最小為目標(biāo)確定將一個(gè)時(shí)間序列上各元素非線性地映射到另一個(gè)時(shí)間序列上的最優(yōu)路徑，累加將一個(gè)時(shí)間序列上各元素非線性地映射到另一個(gè)時(shí)間序列上的最優(yōu)路徑得到兩個(gè)光伏電站之間同類聚類指標(biāo)的動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離，累加兩個(gè)光伏電站之間所有同類聚類指標(biāo)的動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離得到兩個(gè)光伏電站之間的動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離。

再進(jìn)一步的，分布式光伏電站集群的動(dòng)態(tài)等值建模方法中，按照如下方法依據(jù)兩個(gè)光伏電站相同聚類指標(biāo)的時(shí)間序列計(jì)算一個(gè)時(shí)間序列中每一個(gè)元素與另一個(gè)時(shí)間序列中各元素的動(dòng)態(tài)距離：記兩個(gè)光伏電站相同聚類指標(biāo)的一個(gè)時(shí)間序列為Q，記兩個(gè)光伏電站相同聚類指標(biāo)的另一個(gè)時(shí)間序列為C，時(shí)間序列Q中第w個(gè)元素q_w與時(shí)間序列C中第v個(gè)元素c_v的動(dòng)態(tài)距離D(q_w,c_v)為：