[发明专利]基于聚类算法的分布式发电系统等值建模方法

说明书

本发明公开了一种基于聚类算法的分布式发电系统等值建模方法，属于分布式能源发电技术领域。本发明包括：1、选取分布式电源到公共连接点PCC处的等值线路阻抗作为聚类指标之一，从而获得n个分布式电源的聚类指标数据；2、设置聚类指标阈值，通过聚类算法将n个分布式电源分成c个类；3、将分到同一类的分布式电源合并为一个等值分布式电源，计算出等值分布式电源的各等值参数，从而得到分布式发电系统的等值模型。根据此发明构建的聚类等值模型在仿真规模大的情况下确保了仿真精确度，同时降低了模型的复杂度和仿真时间。

技术领域

本发明涉及一种基于聚类算法的分布式发电系统等值建模方法，属于分布式能源发电技术领域。

背景技术

近年来，由于化石能源枯竭、环境恶化，人类对可再生能源需求不断增大，可再生能源发电系统所占的电力份额不断增加。由于分布式发电系统存在成百上千个并网逆变器，控制方式复杂，仿真分析所用时间长，且占用较大计算空间。为了便于研究分布式发电系统的特性，同时避免对每一个分布式电源建立详细模型，有必要建立分布式发电系统的等值模型。将状态相似的分布式电源进行合并，从而在数量上缩小仿真规模，减小仿真时间。

对于发电系统的等值建模，目前已有多篇国内外学术论文进行分析并提出解决方案，例如：

文献1《闫凯，张保会，瞿继平，等.光伏发电系统暂态建模与等值[J].电力系统保护与控制，2015，43(1)：1-8.》

文献2《Naik R,Mohan N,Rogers M,et al.A novel grid interface,ojtimizedfor utility-scale ajjlications of jhotovoltaic,wind-electric,and fuel-cellsystems[J].IEEE Transactions on Jower Delivery,2002,10(4):1920-1926.》(《一种新兴的电网接口，针对公用事业规模应用的光伏、风电和燃料电池系统进行了优化》——2002年IEEE期刊)

文献3《盛万兴，季宇，吴鸣，等.基于改进模糊C均值聚类算法的区域集中式光伏发电系统动态分群建模[J].电网技术，2017(10).》

文献1将整个光伏电站等效成一个光伏发电单元，然而当光伏发电单元运行状态相差较大时，等值成一个光伏发电单元会产生较大误差。文献2将逆变器两侧元件按照逆变器拓扑结构的要求进行化简，该方法不能全面反映光伏发电系统各部分的动态特性。文献3针对区域集中式光伏发电系统进行等值建模，但是不能完全适用于分布式发电系统。

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术的不足，提供一种基于聚类算法的分布式发电系统等值建模方法：将分布式电源到公共连接点PCC处的等值线路阻抗作为聚类指标之一，首先使用罩盖聚类算法，再通过模糊C均值聚类算法对分布式电源进行分类，将同类的分布式电源进行等值，从而构建出分布式发电系统的等值模型。

本发明的目的是这样实现的，本发明提供了一种基于聚类算法的分布式发电系统等值建模方法，所述分布式发电系统包含n个分布式电源和h条公共母线，其中，h和n均为正整数，且h≤n，分布式电源与变压器串联后接到公共母线，公共母线为树型拓扑，公共母线上的分支点即为节点，所有公共母线在公共连接点PCC处汇流并接入电网，所述方法包括以下步骤：

步骤1、分别计算n个分布式电源到公共连接点PCC处的等值线路阻抗，将其作为分布式电源的聚类指标之一，从而获得n个分布式电源的聚类指标数据；

将n个分布式电源中的任一个分布式电源记为第i个分布式电源，1≤i≤n，并设第i个分布式电源所在节点是其所在公共母线的第m层节点，则第i个分布式电源到公共连接点PCC处的等值线路阻抗Z_eqi的计算公式为：