则停止运算，输出多目标优化的 Pareto解，否则转到第4)步。
[0116] 图3为2015年2月4号的光伏阵列单元的输出功率预测曲线，本文从山东某光伏 电站获得2015年1月份和2月份的光伏输出功率历史数据及相应的用户负荷数据。其中 每个光伏阵列单元容量为10KW，共采集了 10个光伏阵列单元的输出功率，直流负荷和交流 负荷均为45KW。对于光伏阵列单元，由于晚上的辐照度为0,因此本文选择7:30至17:30 时间段对光伏阵列单元进行提前30分钟的超短期功率预测。
[0117] 图4为2015年2月4号的用户负荷预测曲线，对于用户负荷，本文对一天48个点 进行了提前30分钟的超短期负荷预测。
[0118] 为了验证本文所提交直流混合微电网动态架构重组思想的有效性，本文针对光伏 输出功率预测值和用户负荷预测值进行了重构仿真。表2为2015年2月4号12:30时10 个光伏阵列单元的预测值。同一时刻，直流负荷预测值为48. 2KW，交流负荷预测值为35KW。 设连接开关的初始状态为Xd= [1 1 1 1 1 0 0 0 0 0]。
[0119] 表2 12:30时光伏阵列单元预测值
[0120]
[0121] 在并网模式下，基于NSGA- II算法所得动态架构如表3所示。重构前光伏阵列单 元仅能为直流母线上的负荷提供30. 5KW的功率，为了维持直流母线上的功率平衡，需要由 交流母线经过双向变换器提供17. 7KW的功率。而经过动态架构重组后，连接开关状态为X1=[I I I I I 0 0 I I 1]，此时光伏阵列单元能为直流母线提供48. 3KW的功率。通过双 向变换器向直流母线输送的能量大大减少，即减小了能量的多级损耗。
[0122] 表3并网模式下动态架构
[0124] 在孤岛模式下，基于NSGA- II算法所得动态架构如表4所示。重构前光伏阵列单 元仅能为交流母线上的负荷提供30. 4KW的功率，为了维持交流母线上的功率平衡，需要由 直流母线经过双向变换器提供4. 6KW的功率。经过动态架构重组后，连接开关状态为X1 = [I I I I 0 0 0 0 0 0]，此时光伏阵列单元能为交流母线提供35. IKW的功率。通过双向 变换器向交流母线输送的能量大大减少，即减小了能量的多级损耗。
[0125] 表4孤岛模式下动态架构
[0127] 综上所述，动态架构重组减少了能量的多级损耗，减小了能量交换峰值对双向变 换器的冲击。
[0128] 上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1. 一种交直流混合微电网动态架构，其特征是，包括： 交直流混合微电网直流母线和交流母线之间连接双向DC/AC变换器，DC/DC变换器、开 关S1、光伏阵列单元、开关S2和DC/AC变换器依次串联连接组成串联支路，若干所述串联支 路分别并联在交直流混合微电网直流母线和交流母线之间； 所述开关Sl和开关S2保证同一时刻每个所述光伏阵列单元只能连接在一条母线上。2. -种如权利要求1所述的交直流混合微电网动态架构的重组方法，其特征是，包括 以下步骤： (3) 搭建权利要求1所述的交直流混合微电网动态架构模型，并分别建立并网模式下 和孤岛模式下的交直流混合微电网动态架构重组数学模型； (4) 确定交直流混合微电网动态重构的判据； (3) 建立超短期光伏输出功率预测模型和超短期负荷预测模型； (4) 采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法NSGA-II进行基于多目标优化的交直 流混合微电网动态架构重组。3. 如权利要求2所述的一种交直流混合微电网动态架构的重组方法，其特征是，所述 步骤（1)中建立的并网模式下交直流混合微电网动态架构重组数学模型为： F = min ( A Pdc, K) APdc=DL-X^PVG；其中，DL表示直流母线上的直流负荷；X为与光伏阵列相连的的开关矩阵，X(i) = 1表 示光伏阵列与直流母线相连，X(i) =O表示光伏阵列与交流母线相连；X。表示连接开关的 初始状态；N为连接开关的个数；PVG表示光伏阵列的发电量矩阵；F为交直流混合微电网 动态架构重组的优化目标，APd。为直流负荷与直流母线上的光伏微源发电功率差值，K为 切换开关的开关次数。4. 如权利要求2所述的一种交直流混合微电网动态架构的重组方法，其特征是，所述 步骤（1)中建立的孤岛模式下交直流混合微电网动态架构重组数学模型为： F = min ( A Pac, K) APac=AL-(~X)*PVG;其中，AL表示交流母线上的交流负荷；X为与光伏阵列相连的开关矩阵，~X表示对X进行取反，X(i) = 1表示光伏阵列与交流母线相连，X(i) =O表示光伏阵列与直流母线相 连；XJi)表示连接开关的初始状态；N为连接开关的个数；PVG表示光伏阵列的发电量矩 阵。5. 如权利要求2所述的一种交直流混合微电网动态架构的重组方法，其特征是，为保 证交直流混合微电网动态架构重组数学模型的合理性，除了要保证系统的功率平衡外，还 应满足如下的不等式约束： PVG⑴ ^inSPVGa)彡PVG⑴mx OP(t) Pb.max o^K^Knax 其中，n为光伏阵列单元个数，i= 1，2,3,…，n;PVG(iUPPVG(i) _为光伏阵列单 元的最小输出功率和最大输出功率；P(t)b为t时刻蓄电池的存储量，Pbi_为蓄电池最大储 能；Kmax为开关的最大开关次数。6. 如权利要求2所述的一种交直流混合微电网动态架构的重组方法，其特征是，所述 步骤（2)中交直流混合微电网动态重构的判据具体为： 并网模式下： 与直流母线相连接的光伏阵列单元的输出功率发生波动或者直流负荷波动超过设定 范围； 孤岛模式下： 与交流母线相连接的光伏阵列单元的输出功率发生波动或者交流负荷波动超过设定 范围。7. 如权利要求2所述的一种交直流混合微电网动态架构的重组方法，其特征是，所述 步骤（3)中建立超短期负荷预测模型的具体方法为： 1) 从光伏电站中获取负荷数据，并采用相关系数法选择出特征样本数据，剔除异常 值； 2) 对样本数据进行归一化处理；并随机划分训练集和测试集； 3) 选用如下式的径向基RBF核函数，并采用交叉验证法对径向基核函数的参数进行寻 优；式中，K(x，y)为径向基RBF核函数，x，y分别为输入和输出量，〇为径向基RBF核函数 的参数； 4) 基于支持向量机建立超短期负荷预测模型：通过非线性映射〇，将输入数据X映射 到高维特征空间F，然后在此特征空间中进行线性逼近，得到相应的超短期负荷预测模型。8. 如权利要求2所述的一种交直流混合微电网动态架构的重组方法，其特征是，对样 本数据进行归一化处理的方法为：其中，X为归一化前的变量，Xnln和Xnax分别为X的最小和最大值，X'为归一化后的变 量。9. 如权利要求2所述的一种交直流混合微电网动态架构的重组方法，其特征是，所述 步骤（4)的具体方法为： 1)在解空间内随机产生大小为N的初始种群：交直流混合微电网动态架构重组的优化 变量是与m个光伏阵列相连接的开关，因此采用二进制种群，每条染色体由m个O和1组合 而成； 2) 对初始种群Pt进行非支配排序和拥挤度计算； 3) 执行选择、交叉和变异操作得到新种群Qt; 4) 精英策略：将子代种群Qt与父代种群Pt合并，生成2N大小的种群Rt，对其进行非 支配排序得到一系列非支配解前端，并计算拥挤度，从中选出拥挤度较大的N个个体进行 交叉、选择、变异产生新的子代种群Qt+1 ; 5) 终止条件：判断是否为最大迭代次数，若是，则停止运算，输出多目标优化的Pareto 解，输出多目标优化的Pareto解，即得到了交直流混合微电网动态架构重组中切换开关的 状态；否则转到步骤4)。
【专利摘要】本发明公开了一种交直流混合微电网动态架构及其重组方法，包括：搭建交直流混合微电网模型，并分别建立并网模式下和孤岛模式下的交直流混合微电网动态架构重组数学模型；确定交直流混合微电网动态重构判据；建立超短期光伏输出功率预测模型和超短期负荷预测模型；基于多目标优化的交直流混合微电网动态架构重组。本发明减少了交流母线和直流母线之间的能量交换，从而减少了能量的两级变换，减小能量损耗；减小对储能装置及双向变换器的容量冲击，保证交直流混合微电网运行的可靠性和经济性。
【IPC分类】H02J1/10, G06F17/50, H02J3/38
【公开号】CN105226702
【申请号】CN201510554919
【发明人】陈阿莲, 柴锦, 王伟胜, 张承慧
【申请人】山东大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月2日