基于粒子群-K均值聚類算法的分布式光伏并網網損優化方法

關鍵詞：網損優化；配電網網損；分布式光伏；光伏發電

中圖分類號：TM731 文獻標識碼：A

0 引言

隨著清潔能源的需求增加，光伏發電作為一種新型能源被廣泛應用在各個領域。傳統的光伏發電系統主要采用集中式發電，通過將多個光伏組件串聯，然后將直流電經過逆變器轉換，輸出交流電接入電網。分布式光伏發電系統的發電點分散在電網的各個節點上，可以更好地利用環境資源和減少輸電損耗[1]。

分布式光伏發電系統的發展也帶來了一些挑戰，其中之一是網損問題。網損是指電能在輸電和轉換過程中因電阻、感抗、電容等因素而發生的能量損耗。分布式光伏并網系統中，由于光伏電站分布較廣，與用電負荷之間的距離變遠，輸電線路的長度增加，進而導致了更大的輸電損耗，從而造成系統的網損增加[2]。因此，對發布式光伏并網網損問題進行研究和優化，能夠更好地節約資源，提高系統的運行效率。

1 分布式光伏發電原理及配電網網損介紹

1.1 分布式光伏發電原理

分布式光伏發電是一種將光伏發電系統分散安裝在不同的地點，并與電網相連接的一種發電方式[3-4]。與傳統的集中式光伏發電系統不同，分布式光伏發電系統將發電設備分布在電網附近的各個節點上，以更好地利用光照資源和減少輸電損耗。分布式光伏發電系統的核心組成部分是光伏組件和逆變器。光伏組件通常由多個太陽能電池組成，可將太陽光直接轉換成直流電[5]。逆變器則負責將直流電轉換為交流電，并與電網相連接。分布式光伏發電系統的工作原理可以簡要概括為以下幾點：①光能收集。光伏組件接收到太陽光的輻射后，經過光電轉換過程，通過光伏電池將光能轉化為直流電能。②逆變器轉換。直流電經過逆變器轉化為符合電網要求的交流電。③并網連接。轉換后的交流電被送入電網，供應給電網上的用戶使用。④電網互動。在與電網連接的過程中，分布式光伏發電系統會根據電網的需求和運行狀態進行交互。當該系統發電能力不足時，將從電網獲取所需的電能；而當該系統發電能力超過負荷需求時，剩余電能將被輸送到電網，供給用戶。

3 時變聚類分析

本文使用K 均值聚類法進行數據的時變聚類分析。使用PVsyst 軟件模擬分布式光伏發電量，并使用分布式滲透率作為評價方式。將時變聚類得到的結果作為粒子群算法的初始解，進行出力優化。通過粒子群算法，可以獲得一組時變聚類結果的優化出力結果。同時，為了進行對比分析，本文利用粒子群算法對原始數據計算最優解，并將其作為對照組，從而比較時變聚類和不進行聚類兩種情況的網損優化效果。通過仿真模擬不同的網損優化效果，計算分布式光伏不同滲透率下網損情況。由表1 可知，使用時變聚類網損比粒子群網損更低。

4 結論

本文分析了分布式光伏發電接入配電網時對電網產生的損耗，并進一步說明光伏并網過程中，配電網網損變化的原理。提出了一種粒子群—K 均值聚類算法，用于優化分布式光伏出力的網損。通過設計一種時變聚類算法公式，利用粒子群算法對不同聚類進行優化出力。實驗結果表明，本文提出的算法在優化分布式光伏并網網損方面具有明顯優勢。