基于粒子群-K均值聚类算法的分布式光伏并网网损优化方法

关键词：网损优化；配电网网损；分布式光伏；光伏发电

中图分类号：TM731 文献标识码：A

0 引言

随着清洁能源的需求增加，光伏发电作为一种新型能源被广泛应用在各个领域。传统的光伏发电系统主要采用集中式发电，通过将多个光伏组件串联，然后将直流电经过逆变器转换，输出交流电接入电网。分布式光伏发电系统的发电点分散在电网的各个节点上，可以更好地利用环境资源和减少输电损耗[1]。

分布式光伏发电系统的发展也带来了一些挑战，其中之一是网损问题。网损是指电能在输电和转换过程中因电阻、感抗、电容等因素而发生的能量损耗。分布式光伏并网系统中，由于光伏电站分布较广，与用电负荷之间的距离变远，输电线路的长度增加，进而导致了更大的输电损耗，从而造成系统的网损增加[2]。因此，对发布式光伏并网网损问题进行研究和优化，能够更好地节约资源，提高系统的运行效率。

1 分布式光伏发电原理及配电网网损介绍

1.1 分布式光伏发电原理

分布式光伏发电是一种将光伏发电系统分散安装在不同的地点，并与电网相连接的一种发电方式[3-4]。与传统的集中式光伏发电系统不同，分布式光伏发电系统将发电设备分布在电网附近的各个节点上，以更好地利用光照资源和减少输电损耗。分布式光伏发电系统的核心组成部分是光伏组件和逆变器。光伏组件通常由多个太阳能电池组成，可将太阳光直接转换成直流电[5]。逆变器则负责将直流电转换为交流电，并与电网相连接。分布式光伏发电系统的工作原理可以简要概括为以下几点：①光能收集。光伏组件接收到太阳光的辐射后，经过光电转换过程，通过光伏电池将光能转化为直流电能。②逆变器转换。直流电经过逆变器转化为符合电网要求的交流电。③并网连接。转换后的交流电被送入电网，供应给电网上的用户使用。④电网互动。在与电网连接的过程中，分布式光伏发电系统会根据电网的需求和运行状态进行交互。当该系统发电能力不足时，将从电网获取所需的电能；而当该系统发电能力超过负荷需求时，剩余电能将被输送到电网，供给用户。

3 时变聚类分析

本文使用K 均值聚类法进行数据的时变聚类分析。使用PVsyst 软件模拟分布式光伏发电量，并使用分布式渗透率作为评价方式。将时变聚类得到的结果作为粒子群算法的初始解，进行出力优化。通过粒子群算法，可以获得一组时变聚类结果的优化出力结果。同时，为了进行对比分析，本文利用粒子群算法对原始数据计算最优解，并将其作为对照组，从而比较时变聚类和不进行聚类两种情况的网损优化效果。通过仿真模拟不同的网损优化效果，计算分布式光伏不同渗透率下网损情况。由表1 可知，使用时变聚类网损比粒子群网损更低。

4 结论

本文分析了分布式光伏发电接入配电网时对电网产生的损耗，并进一步说明光伏并网过程中，配电网网损变化的原理。提出了一种粒子群—K 均值聚类算法，用于优化分布式光伏出力的网损。通过设计一种时变聚类算法公式，利用粒子群算法对不同聚类进行优化出力。实验结果表明，本文提出的算法在优化分布式光伏并网网损方面具有明显优势。