光伏智能邊緣終端(Photovoltaic Intelligent Edge Terminal, PVIET)是一種新型的分布式光伏智慧運(yùn)維設(shè)備,具有數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、上傳等功能,可為有效解決分布式光伏運(yùn)維難度大、成本高、效率低等問題提供基礎(chǔ),為分布式光伏功率預(yù)測和故障診斷等提供數(shù)據(jù)支撐。
然而,單臺(tái)PVIET價(jià)格相對昂貴,實(shí)際規(guī)模化應(yīng)用中,一般采用多個(gè)分布式光伏站共用一臺(tái)PVIET以降低成本;但是,如何保證PVIET配置的經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)在復(fù)雜通信環(huán)境下保障運(yùn)維數(shù)據(jù)采集的可靠性和準(zhǔn)確性,其挑戰(zhàn)大,但非常值得深入研究。
PVIET在2019年才剛面世,上市時(shí)間較短,當(dāng)前在國際國內(nèi)的應(yīng)用案例有限,國內(nèi)外專家學(xué)者關(guān)于PVIET優(yōu)化配置的研究相對較少,但是國內(nèi)外學(xué)者們在類似研究方面有一些涉及,如配電自動(dòng)化終端、同步相量測量單元、分布式發(fā)電數(shù)據(jù)采集終端等配電裝置的優(yōu)化配置,學(xué)者們從模型構(gòu)建、求解算法優(yōu)化、配置準(zhǔn)則等進(jìn)行了一些研究,值得借鑒。
尤其在求解算法方面,由J. Pierezen等率先提出的元啟發(fā)式算法,即郊狼優(yōu)化算法(Coyote Optimization Algorithm, COA)在電氣領(lǐng)域有一些成果。有學(xué)者將郊狼優(yōu)化算法應(yīng)用于分布式發(fā)電優(yōu)化規(guī)劃中,以解決復(fù)雜的實(shí)數(shù)參數(shù)優(yōu)化問題。有學(xué)者采用郊狼優(yōu)化算法對單相和三相電力變壓器進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。有學(xué)者針對風(fēng)電綜合經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題,用郊狼優(yōu)化算法求解文中風(fēng)電經(jīng)濟(jì)調(diào)度一體化方法模型,并與遺傳算法、粒子群算法等進(jìn)行了比較,結(jié)果表明郊狼優(yōu)化算法的性能更加優(yōu)越。
為實(shí)現(xiàn)一臺(tái)PVIET高效率、低成本采集管理區(qū)域配電網(wǎng)內(nèi)多個(gè)分布式光伏站,天津大學(xué)智能電網(wǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等單位的科研人員提出了一種基于改進(jìn)COA的PVIET優(yōu)化配置方法。
圖1 光伏智能邊緣終端的通信方式
首先,闡述了PVIET的主要功能與支持的通信方式。其次,考慮PVIET的等年值投資成本、年通信成本及保障數(shù)據(jù)采集可靠性的成本,提出了一種PVIET優(yōu)化配置模型,并應(yīng)用改進(jìn)郊狼優(yōu)化算法對模型進(jìn)行求解,獲得PVIET在配電網(wǎng)中布點(diǎn)數(shù)量和位置。
其中,改進(jìn)的郊狼優(yōu)化算法通過引入隨機(jī)分組策略加強(qiáng)郊狼種群的信息交流,建立基于社會(huì)互助的新型郊狼成長方式,并應(yīng)用混合模擬退火算法提高算法求解精度,引入自適應(yīng)的精英保留策略提升算法收斂速度。通過單維組內(nèi)最優(yōu)郊狼擾動(dòng)策略,提高組內(nèi)最優(yōu)狼質(zhì)量的同時(shí)避免郊狼的全維度成長對部分維度的優(yōu)良信息的掩蓋。最后,通過改進(jìn)的IEEE 69節(jié)點(diǎn)仿真算例,驗(yàn)證了所提PVIET優(yōu)化配置模型的可行性,通過算法對比,說明了改進(jìn)郊狼優(yōu)化算法在精度、穩(wěn)定性和收斂性等方面的優(yōu)越性。
圖2 不同PVIET數(shù)量條件下的算法收斂性能對比
研究人員指出,仿真結(jié)果表明,在充分考慮保障數(shù)據(jù)采集可靠性成本的前提下,達(dá)成了PVIET的合理優(yōu)化配置,大幅度降低成本,可為PVIET優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
另外,所提出的全新社會(huì)互助郊狼成長策略,以及利用隨機(jī)分組策略、模擬退火與自適應(yīng)精英保留策略的改進(jìn)郊狼優(yōu)化算法,在仿真中表現(xiàn)出色。
以上研究成果發(fā)表在2021年第7期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》,論文標(biāo)題為“基于改進(jìn)郊狼優(yōu)化算法的光伏智能邊緣終端優(yōu)化配置方法”,作者為劉嘉恒、張明 等。