CN104008267B - 一种基于特征距离的光伏电站分群方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种基于特征距离的光伏电站分群方法。该方法的步骤为：一、对光伏电站中各发电单元进行编号，读取每个发电单元中逆变器的参数；二、选择光伏电站中的一个发电单元，计算该发电单元中逆变器参数的轨迹灵敏度并组成一个列向量；三、将每个发电单元中逆变器的参数组成一个行向量；四、计算出所有发电单元中两两之间的特征距离；五、设定一个判据值θ，若发电单元之间的特征距离小于θ，则将符合判断条件的各发电单元划分到同一群中；否则，划分到不同群中。本发明的分群方法能够快速便利地将数量众多的各光伏发电单元分群，物理概念清晰，为提高等值建模的精度提供了良好的基础。

Description

一种基于特征距离的光伏电站分群方法

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种基于特征距离的光伏电站分群方法。

背景技术

太阳能是地球上最丰富的能源，太阳能受到地域的限制较小，无需运输，几乎可以在地球上任一个地区使用。太阳能资源取之不尽、用之不竭，是一种清洁的可再生能源。1839年法国物理学家贝克勒尔发现了光伏效应，随后人们根据光伏效应发明了光伏电池，它能够将光能直接转换为电能。并网型光伏发电通过逆变器将电能传输至电网，大型光伏电站大都是并网型光伏发电。

近年来，我国并网太阳能发电呈现跨越式发展。在西部地区，日照时间长并且气候干燥少雨，太阳能资源非常丰富，已建设了许多大规模光伏发电站。大规模的光伏电站接入电网后，光伏发电输出功率的波动性将会对电网安全稳定运行产生影响。为了分析并网光伏电站对电网的影响，迫切需要建立合适的光伏电站模型。

大型光伏发电站装机容量大，是由数十至数百个小功率的光伏发电单元并联而成的。在建立光伏电站模型时，如果对每个光伏发电单元都进行详细建模，模型将会变得非常复杂，计算效率非常低，不利于大型电力系统分析计算。各个光伏单元的拓扑结构类似，主要包含光伏方阵、逆变器和单元升压变压器。因此，可以利用一台发电单元来等值多台光伏发电单元，从而对光伏电站模型进行等值降阶。等值的关键在于对光伏电站进行分群，将那些动态响应特性相近的光伏发电单元组合成一个群。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种基于特征距离的光伏电站分群方法，该法方能够快速便利地将数量众多的各光伏发电单元分群。

本发明的光伏电站分群方法是通过如下技术方案实现的：

一种基于特征距离的光伏电站分群方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、对光伏电站中各发电单元进行编号，读取每个发电单元中逆变器的参数；

步骤二、选择光伏电站中的一个发电单元，计算该发电单元中逆变器参数的轨迹灵敏度并组成一个列向量；

步骤三、将每个发电单元中逆变器的参数组成一个行向量；

步骤四、根据步骤二中的一个列向量和步骤三中各个行向量，计算出所有发电单元中两两之间的特征距离；

步骤五、设定一个判据值θ，若发电单元之间的特征距离小于θ，则将符合判断条件的各发电单元划分到同一群中；否则，划分到不同群中。

所述步骤一中，每个发电单元中逆变器的参数均包括逆变器的直流电压PI控制器参数K_pv、K_iv和无功功率PI控制器参数K_pq、K_iq；

所述步骤二中，通过一个发电单元中逆变器参数的轨迹灵敏度组成如下式所述的列向量

式中，S₁-S₄分别是一个发电单元中逆变器参数的轨迹灵敏度。

所述步骤三中，通过每个发电单元中逆变器的参数组成如下式所述的行向量

式中，K_pv、K_iv、K_pq、K_iq为逆变器的参数。

所述步骤四中，通过下式计算每两个发电单元之间的特征距离：

式中，为第一个发电单元中逆变器参数组成的行向量，K_pv1、K_iv1、K_pq1、K_iq1为第一个发电单元中逆变器的参数；为第二个发电单元中逆变器参数组成的行向量，K_pv2、K_iv2、K_pq2、K_iq2为第二个发电单元中逆变器的参数。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的分群方法能够快速便利地将数量众多的各光伏发电单元分群，该方法基于各发电单元之间特征距离的远近，将特征距离近的光伏发电单元划分成同一个群，物理概念清晰，为提高等值建模的精度提供了良好的基础。

附图说明

图1为本发明分群方法的流程示意图；

图2为实施例中光伏电站的结构示意图。

具体实施例

下面结合附图对本发明基于特征距离的光伏电站分群方法做进一步的详细说明。

如图1所示，本例的光伏电站分群方法，包括如下步骤：

步骤一、如图2所示，本例中的光伏电站共包含10个发电单元，对各光伏发电单元按照从小到大的顺序分别编号为发电单元1、发电单元2、发电单元3、……、发电单元10；分别读取每个发电单元中逆变器的参数，每个发电单元中逆变器参数均包括逆变器的直流电压PI控制器参数K_pv、K_iv和无功功率PI控制器参数K_pq、K_iq；

步骤二、本例中挑选发电单元1并计算其逆变器参数K_pv1、K_iv1、K_pq1、K_iq1的轨迹灵敏度，将发电单元1的轨迹灵敏度组成一个列向量

式(1)中，S₁、S₂、S₃、S₄分别是四个参数K_pv1、K_iv1、K_pq1、K_iq1的轨迹灵敏度；

步骤三、将发电单元1……发电单元10中逆变器的参数组成行向量即

步骤四、计算出所有发电单元中两两之间的特征距离，具体步骤如下：

a)计算发电单元1和发电单元2参数向量之间的特征距离，即

式(3)中，i＝1、2、3、4，V_1i是发电单元1行向量中的第i个参数，V_2i是发电单元2行向量中的第i个参数，S_i是第i各参数的轨迹灵敏度；

b)重复步骤a)，通过公式(3)计算所有发电单元中两两之间的特征距离，即分别计算发电单元1与发电单元2、3、4、5、6、7、8、9、10之间的距离，计算发电单元2与发电单元1、3、4、5、6、7、8、9、10之间的距离，依次类推，并补充下表1。

表1特征距离

步骤五、定义一个判据θ，若发电单元之间的特征距离小于θ，则认为两个发电单元之间的特征距离较近，二者可以划分为同一发电单元群；否则，二者划分到不同的发电单元群中，可根据特征距离的远近将10个发电单元分成若干个群。如果θ取值相对较小，分到同一个群的发电单元相对较多，群的数量较少，则计算精度低，计算量小；如果θ取值相对较大，分到同一个群的发电单元相对较少，群的数量较多，则计算精度高，计算量大。因此，实际应用中，该判据值可根据具体工况进行设置和调整。

本例中，假设发电单元1、3、6、7、8之间的特征距离较小，均小于θ，因此可以将这5个发电单元划分至发电单元群1；而逆变器2、4、5、9、10之间的特征距离较小，均小于θ，将这5个发电单元划分至发电单元群2。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种基于特征距离的光伏电站分群方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一、对光伏电站中各发电单元进行编号，读取每个发电单元中逆变器的参数，所述参数包括逆变器的直流电压PI控制器参数K_pv、K_iv和无功功率PI控制器参数K_pq、K_iq；

步骤二、选择光伏电站中的一个发电单元，计算该发电单元中逆变器参数的轨迹灵敏度并组成一个列向量；

步骤三、将每个发电单元中逆变器的参数组成一个行向量；

步骤四、根据步骤二中的一个列向量和步骤三中各个行向量，计算出所有发电单元中两两之间的特征距离；

步骤五、设定一个判据值θ，若发电单元之间的特征距离小于θ，则将符合判断条件的各发电单元划分到同一群中；否则，划分到不同群中。

2.根据权利要求1所述的基于特征距离的光伏电站分群方法，其特征在于，所述步骤二中，通过一个发电单元中逆变器参数的轨迹灵敏度组成如下式所述的列向量

$\stackrel{\→}{S}=\left[\begin{array}{c}{S}_1\\ S_2\\ S_3\\ S_4\end{array}\right]$

式中，S₁—S₄分别是一个发电单元中逆变器参数的轨迹灵敏度。

3.根据权利要求1所述的基于特征距离的光伏电站分群方法，其特征在于，所述步骤三中，通过每个发电单元中逆变器的参数组成如下式所述的行向量

$\stackrel{\→}{V}=\[K_{pv},K_{iv},K_{pq},K_{iq}\]$

式中，K_pv、K_iv、K_pq、K_iq为逆变器的参数。

4.根据权利要求1所述的基于特征距离的光伏电站分群方法，其特征在于，所述步骤四中，通过下式计算每两个发电单元之间的特征距离：

$\begin{array}{c}{L}_{V_1-V_2}=|{\left({\stackrel{\→}{V}}_1-{\stackrel{\→}{V}}_2\right)}^T\×\stackrel{\→}{S}|\\ =|{\[\left[\begin{array}{c}{K}_{pv1}\\ K_{iv1}\\ K_{pq1}\\ K_{iq1}\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{K}_{pv2}\\ K_{iv2}\\ K_{pq2}\\ K_{iq2}\end{array}\right]\]}^T\×\left[\begin{array}{c}{S}_1\\ S_2\\ S_3\\ S_4\end{array}\right]|\end{array}$

式中，为第一个发电单元中逆变器参数组成的行向量，K_pv1、K_iv1、K_pq1、K_iq1为第一个发电单元中逆变器的参数；为第二个发电单元中逆变器参数组成的行向量，K_pv2、K_iv2、K_pq2、K_iq2为第二个发电单元中逆变器的参数；S₁—S₄分别是一个发电单元中逆变器参数的轨迹灵敏度；为由一个发电单元中逆变器参数的轨迹灵敏度组成列向量。