[發(fā)明專利]一種微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率平均值的計(jì)算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010596828.3
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111934358B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘滬明;吳杰康;張寧愷;陳文浩;林曉瑩;蘇立偉;晏雷;杜偉斌;吳敬慧
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司;廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率平均值的計(jì)算方法，其特征在于，至少包括以下步驟：

S1.采集微電網(wǎng)中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角的數(shù)據(jù)信息；

步驟S1所述的微電網(wǎng)中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角的數(shù)據(jù)信息包括：

微電網(wǎng)中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角的歷史光伏發(fā)電數(shù)據(jù)，從歷史數(shù)據(jù)庫中采集；

微電網(wǎng)中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角的實(shí)時(shí)光伏發(fā)電數(shù)據(jù)，從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集；

微電網(wǎng)中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角的預(yù)測光伏發(fā)電數(shù)據(jù)，從未來預(yù)測系統(tǒng)中采集；

利用步驟S1中采集的數(shù)據(jù)信息構(gòu)建的數(shù)據(jù)矩陣包括歷史光伏發(fā)電數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣及預(yù)測光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣所述歷史光伏發(fā)電數(shù)據(jù)表示為：

其中，表示歷史光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照強(qiáng)度的第j個(gè)元素?cái)?shù)據(jù)集，表示歷史光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照時(shí)長的第j個(gè)元素?cái)?shù)據(jù)集，表示歷史光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照陰影的第j個(gè)元素?cái)?shù)據(jù)集，表示歷史光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照偏角的第j個(gè)元素?cái)?shù)據(jù)集，j＝1，…，j…,n，n表示微電網(wǎng)的歷史光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角任意一個(gè)對應(yīng)數(shù)據(jù)集的數(shù)量；及的第j個(gè)元素在時(shí)段t的數(shù)據(jù)值分別表示為：

其中，分別為微電網(wǎng)中歷史光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣?yán)锶照諒?qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角的第j個(gè)元素在時(shí)段t的數(shù)據(jù)值；

實(shí)時(shí)光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣表示為：

其中,表示實(shí)時(shí)光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照強(qiáng)度的數(shù)據(jù)集；表示實(shí)時(shí)光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照時(shí)長的數(shù)據(jù)集；表示實(shí)時(shí)光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照陰影的數(shù)據(jù)集；表示實(shí)時(shí)光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照偏角的數(shù)據(jù)集；微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角任意一個(gè)對應(yīng)數(shù)據(jù)集的數(shù)量均為n；

及的第j個(gè)元素在時(shí)段t的數(shù)據(jù)值分別表示為：

其中，分別為微電網(wǎng)中實(shí)時(shí)光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣?yán)锶照諒?qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影、日照偏角的第j個(gè)元素在時(shí)段t的數(shù)據(jù)值；

預(yù)測光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣表示為：

其中，表示預(yù)測光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照強(qiáng)度的數(shù)據(jù)集；表示預(yù)測光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照時(shí)長的數(shù)據(jù)集；表示預(yù)測光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照陰影的數(shù)據(jù)集；表示預(yù)測光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照偏角的數(shù)據(jù)集；微電網(wǎng)的預(yù)測光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角任意一個(gè)對應(yīng)數(shù)據(jù)集的數(shù)量均為n；及的第j個(gè)元素在時(shí)段t的數(shù)據(jù)值分別表示為：

其中，分別表示為微電網(wǎng)中預(yù)測光伏發(fā)電數(shù)據(jù)矩陣?yán)锶照諒?qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影、日照偏角在時(shí)段t的預(yù)測數(shù)據(jù)值；t＝1,2,...,T，T為微電網(wǎng)日運(yùn)行的時(shí)段數(shù)；

S2.利用步驟S1中采集的數(shù)據(jù)信息構(gòu)建數(shù)據(jù)矩陣，求得已采集的日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角的平均值；

步驟S2所述的已采集的日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角的平均值分別為：

已采集的日照強(qiáng)度的平均值為：

其中，S_MA表示采集的a年日照強(qiáng)度的平均值；a表示采集日照強(qiáng)度的年數(shù)；

已采集的日照時(shí)長的平均值為：

其中，B_MA表示采集的a年日照時(shí)長的平均值；a表示采集日照時(shí)長的年數(shù)；

已采集的日照陰影的平均值為：

其中，Y_MA表示采集的a年日照陰影的平均值；a表示采集日照陰影的年數(shù)；

已采集的日照偏角的平均值為：

其中，A_MA表示采集的a年日照偏角的平均值；a表示采集日照偏角的年數(shù)；

S3.構(gòu)建日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角的模糊聚類中心矩陣C；

步驟S3所述的模糊聚類中心矩陣C為：

C＝{C₁,C₂,C₃}

其中，C₁表示微電網(wǎng)中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影、日照偏角的最小量模糊聚類中心矩陣；C₂表示微電網(wǎng)中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影、日照偏角的平均量模糊聚類中心矩陣；C₃表示微電網(wǎng)中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影、日照偏角的最大量模糊聚類中心矩陣；

S4.利用日照強(qiáng)度平均值、日照時(shí)長平均值、日照陰影平均值及日照偏角平均值，將模糊聚類中心矩陣C初始化；

步驟S4所述的將模糊聚類中心矩陣C初始化的過程為：

S41.設(shè)微電網(wǎng)中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影、日照偏角的最小量模糊聚類中心矩陣C₁的初始值為平均量模糊聚類中心矩陣C₂的初始值為及最大量模糊聚類中心矩陣C₃的初始值為

S42.分別求取最小量模糊聚類中心矩陣C₁的初始值平均量模糊聚類中心矩陣C₂的初始值及最大量模糊聚類中心矩陣C₃的初始值

其中，k_MAS1、k_MAB1、k_MAY1、k_MAA1分別表示最小量模糊聚類中心矩陣C₁中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影、日照偏角的初始值權(quán)重系數(shù)；

其中，k_MAS2、k_MAB2、k_MAY2、k_MAA2分別表示平均量模糊聚類中心矩陣C₂中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影、日照偏角的初始值權(quán)重系數(shù)；

其中，k_MAS3、k_MAB3、k_MAY3、k_MAA3分別表示最大量模糊聚類中心矩陣C₃中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影、日照偏角的初始值權(quán)重系數(shù)；

最小量、平均量最大量模糊聚類中心矩陣中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影、日照偏角的初始值權(quán)重系數(shù)分別滿足：

k_MAS1＝k_MAB1＝k_MAY1＝k_MAA1＝0.2

k_MAS2＝k_MAB2＝k_MAY2＝k_MAA2＝1.0

k_MAS3＝k_MAB3＝k_MAY3＝k_MAA3＝1.5；

S5.通過模糊聚類分析法，迭代計(jì)算模糊聚類中心矩陣C對應(yīng)的模糊聚類矩陣U的元素最優(yōu)值，根據(jù)模糊聚類矩陣U的最優(yōu)值元素計(jì)算模糊中心矩陣C的最優(yōu)值；

步驟S5所述迭代計(jì)算模糊聚類中心矩陣C對應(yīng)的模糊聚類矩陣U的元素最優(yōu)值，并根據(jù)模糊聚類矩陣U的最優(yōu)值元素計(jì)算模糊中心矩陣C的最優(yōu)值的過程為：

S51.設(shè)模糊系數(shù)迭代計(jì)算結(jié)束判定誤差值為ε；

S52.利用隨機(jī)函數(shù)在[0,1]范圍內(nèi)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，初始化模糊聚類矩陣U⁽⁰⁾；

S53.令迭代次數(shù)t＝1；

S54.在第t次迭代中計(jì)算模糊聚類矩陣U^(t)的元素值元素值迭代更新公式為：

其中，d(.)表示距離函數(shù),c_ij,x_jk均表示距離函數(shù)的參數(shù)變量，i、j分別表示模糊聚類矩陣元素的行與列；k為不同于i、j的數(shù)；i＝1,2,...,c，c表示最大行數(shù)；j＝1,2,...,m，m表示最大列數(shù)；

S55.計(jì)算第t次迭代中模糊聚類中心矩陣C^(t)的元素值，最小量、平均量、最大量模糊聚類中心矩陣元素值迭代更新公式均滿足：

其中，f表示模糊系數(shù)；表示第t次迭代中模糊聚類矩陣U^(t)的第i行第k列元素；

S56.判斷是否成立，若是，結(jié)束，否則令t的值加1，返回步驟S54；

模糊聚類矩陣U的元素最優(yōu)值為:

其中，u₁₁、u₁₂、u₁₃、u₁₄分別表示模糊中心矩陣C中的微電網(wǎng)中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影、日照偏角的最小量模糊聚類中心矩陣C₁對應(yīng)的元素最優(yōu)值；u₂₁、u₂₂、u₂₃、u₂₄分別表示模糊中心矩陣C中的微電網(wǎng)中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影、日照偏角的平均量模糊聚類中心矩陣C₂對應(yīng)的元素最優(yōu)值；u₃₁、u₃₂、u₃₃、u₃₄分別表示模糊中心矩陣C中的微電網(wǎng)中日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影、日照偏角的最大量模糊聚類中心矩陣C₃對應(yīng)的元素最優(yōu)值；

根據(jù)模糊聚類矩陣U的最優(yōu)值元素計(jì)算模糊中心矩陣C的最優(yōu)值為：

其中，S_C1、S_C2、S_C3分別為微電網(wǎng)日照強(qiáng)度最小量、平均量、最大量模糊聚類中心矩陣C的最優(yōu)值，B_C1、B_C2、B_C3分別為微電網(wǎng)日照時(shí)長最小量、平均量、最大量模糊聚類中心矩陣C的最優(yōu)值，Y_C1、Y_C2、Y_C3分別為微電網(wǎng)日照陰影最小量、平均量、最大量模糊聚類中心矩陣C的最優(yōu)值，A_C1、A_C2、A_C3分別為微電網(wǎng)日照偏角最小量、平均量、最大量模糊聚類中心矩陣C的最優(yōu)值；

S6.基于模糊聚類矩陣U的元素最優(yōu)值和模糊中心矩陣C的最優(yōu)值，分別求取當(dāng)前日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角的平均值；

步驟S6所述當(dāng)前日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角的平均值分別為：

1)當(dāng)前日照強(qiáng)度平均值：

其中，S_A表示當(dāng)前日照強(qiáng)度平均值；k_SX、k_SA、k_SD分別為當(dāng)前日照強(qiáng)度最小量、平均量、最大量的權(quán)重系數(shù)；

2)當(dāng)前日照時(shí)長平均值：

其中，B_A表示當(dāng)前日照時(shí)長平均值；k_BX、k_BA、k_BD分別為當(dāng)前日照時(shí)長最小量、平均量、最大量的權(quán)重系數(shù)；

3)當(dāng)前日照陰影平均值：

其中,Y_A表示當(dāng)前日照陰影平均值；k_YX、k_YA、k_YD分別為當(dāng)前日照陰影最小量、平均量、最大量的權(quán)重系數(shù)；

4)當(dāng)前日照偏角平均值：

其中，A_A表示當(dāng)前日照偏角平均值；k_AX、k_AA、k_AD分別為日照偏角最小量、平均量、最大量的權(quán)重系數(shù)；

S7.根據(jù)當(dāng)前日照強(qiáng)度、日照時(shí)長、日照陰影及日照偏角的平均值，求得光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的平均值；

步驟S7所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的平均值計(jì)算公式為：

其中，P_PV表示光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的平均值；k_S表示光伏發(fā)電系統(tǒng)日照強(qiáng)度的發(fā)電系數(shù)，k_Y為日照陰影對光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電的影響系數(shù),B_A、B_S分別為日照時(shí)長的平均值和標(biāo)準(zhǔn)值，A_A、A_S分別為日照偏角的平均值和標(biāo)準(zhǔn)值。