[发明专利]一种兼顾调频的光伏阵列重构优化方法

说明书

本申请提供了一种兼顾调频的光伏阵列重构优化方法，所述方法包括首先建立光伏阵列重构数学模型，再使用多目标水母搜索算法获得帕累托前沿，并在所得到的帕累托前沿基础上，利用VIKOR决策法确定折衷解，根据折衷解改变光伏阵列的开关矩阵以获得最优的电气连接方案。与已有研究相比，本申请不仅实现了光储电站在各种辐照下保持最大输出功率的目标，还进一步考虑了对调频信号的响应，并利用电池储能系统来平衡调频信号与光伏阵列输出功率之间的功率偏差，解决了不能兼顾光储电站保持最大输出功率和平衡电力系统干扰这个问题，提高了光储电站的经济效益和并网运行的可靠性。

技术领域

本申请涉及电力系统领域，尤其涉及一种兼顾调频的光伏阵列重构优化方法。

背景技术

近年来，光伏阵列的应用越来越普遍，但其面临着云层、建筑阴影和掉落的灰尘等造成的局部遮蔽挑战，局部遮蔽引起的失配损耗导致光伏阵列的功率输出显著减少，目前已经提出了多种光伏阵列重构技术，旨在通过分散整个阵列的阴影来减轻失配损耗。

重构技术可分为静态重构和动态重构，在静态重构中，光伏模块在局部遮蔽下电气连接保持不变，改变物理位置以分散阴影，而动态重构技术不改变模块物理位置，通过切换开关矩阵的状态来改变光伏模块的电气连接以分散阴影。

然而，现有的光伏阵列动态重构研究没有考虑光储系统对调频信号的功率响应问题和电池储能系统的功率波动平衡问题，不能实现光储电站功率输出的最大化，导致损耗增加，也不能实现光储电站功率输出与调频信号之间的功率偏差最小化，如果光伏系统功率输出有严重的或者大范围的不满足调频要求，可能危害电网整体运行。

发明内容

本申请一种兼顾调频的光伏阵列重构优化方法，协调储能电池以实现光储电站功率输出最大化的同时追求光储电站功率输出与调频信号之间的功率偏差最小化，从而提高光储发电厂的输出效益和平衡电力系统的干扰。

所述一种兼顾调频的光伏阵列重构优化方法包括：

串并交叉连接多块光伏模块，组成光伏阵列，通过开关矩阵改变光伏模块间的电气连接，形成不同连接的排列组合方案；

将光伏阵列与储能电池连接组成光储电站；

建立光伏阵列重构数学模型，在所述光伏阵列重构数学模型中随机生成光伏阵列的多个初始排列组合方案，所述光伏阵列重构数学模型包括：光储电站最大输出功率的计算公式、平衡光储电站输出功率与电力系统干扰的计算公式以及电池储能系统充电功率和荷电状态的约束公式；

利用多目标水母搜索算法对光伏阵列的多个初始排列组合方案进行搜索和迭代优化，通过迭代输出帕累托前沿，所述帕累托前沿为经过迭代优化的光伏阵列排列组合方案的合集；

利用VIKOR决策法确定所述帕累托前沿的折衷解，所述折衷解为实现光储电站功率输出最大和光储电站功率输出同调频信号之间功率偏差最小的光伏阵列排列组合方案；

通过开关矩阵改变所述光伏阵列中各光伏模块的串并交叉连接结构，使所述光伏模块间的电气连接与所述折衷解一致。

可选的，所述光储电站最大输出功率的计算公式为：

所述平衡光储电站输出功率与电力系统干扰的计算公式为：

所述电池储能系统充电功率和荷电状态的约束公式为：