近日，我校信電學(xué)院付學(xué)謙副教授在IEEE Transactions on Power Systems上在線(xiàn)發(fā)表研究論文A Novel Clustering Method for Extracting Representative Photovoltaic Scenarios Considering Power, Energy, and Variability，所提出的光伏出力典型場(chǎng)景提取方法如圖1所示。

圖1  光伏發(fā)電代表性場(chǎng)景提取方法

論文從電力系統(tǒng)和非監(jiān)督學(xué)習(xí)的視角，提出了光伏典型場(chǎng)景提取的新思路和驗(yàn)證方法，不僅充分考慮了電網(wǎng)潮流分析對(duì)光伏場(chǎng)景提取的要求，而且有聚類(lèi)算法類(lèi)內(nèi)類(lèi)間距離的考量。算法收斂性從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面開(kāi)展了驗(yàn)證！表1為本研究中使用的建模和驗(yàn)證方法背后的理論邏輯。

表1  光伏集群與并網(wǎng)效應(yīng)的相互作用機(jī)理

具體創(chuàng)新點(diǎn)如下：（1）考慮日功率曲線(xiàn)的歐氏距離相似、年總發(fā)電量相等、日功率曲線(xiàn)趨勢(shì)相似、日功率曲線(xiàn)高峰時(shí)刻位置相似，提出了一種新的聚類(lèi)模型，用于提取具有代表性的光伏發(fā)電場(chǎng)景；（2）本文提出了一種結(jié)合線(xiàn)性?xún)?yōu)化求解、拉格朗日乘子法和特征值分解的交替優(yōu)化算法來(lái)解決所提出的聚類(lèi)模型；（3）本文提出了一種基于光伏并網(wǎng)影響提取代表性光伏場(chǎng)景的驗(yàn)證度量，而不僅僅是聚類(lèi)算法的評(píng)價(jià)度量。正確提取光伏發(fā)電代表性場(chǎng)景的本質(zhì)在于：光伏發(fā)電代表場(chǎng)景（類(lèi)似于離散變量）的統(tǒng)計(jì)值與原始光伏發(fā)電場(chǎng)景（類(lèi)似于連續(xù)變量）的統(tǒng)計(jì)值接近。

本文使用潮流和峰值時(shí)間的統(tǒng)計(jì)值來(lái)量化代表性光伏場(chǎng)景的準(zhǔn)確性，評(píng)價(jià)指標(biāo)包括有光伏并網(wǎng)的隨機(jī)潮流、年發(fā)電量、光伏日發(fā)電量曲線(xiàn)形狀相似度、光伏發(fā)電高峰時(shí)段頻率值，如圖2和圖3所示。這些指標(biāo)從聚類(lèi)算法和電力兩個(gè)角度驗(yàn)證了代表性光伏場(chǎng)景提取的準(zhǔn)確性，確保了聚類(lèi)算法和電力兩個(gè)領(lǐng)域的識(shí)別。

圖2  年能源輸出在不同情況下的分布

圖3  本文提出的方法得到了13個(gè)典型場(chǎng)景的峰值矩

期刊介紹：IEEE Transactions on Power Systems，簡(jiǎn)稱(chēng)IEEE TPS，創(chuàng)刊于1986年，是電力系統(tǒng)領(lǐng)域的頂級(jí)期刊，由IEEE Power and Energy Society(美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)電力與能源協(xié)會(huì))主辦。

基金資助：論文工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：52007193和U2066206）資助。