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内容概要:本文围绕分布式光伏集群动态等效建模展开研究,提出了结合聚类和深度学习的方法。首先建立了两级式光伏电站的单机并网动态模型,涵盖光伏阵列、DC/DC换流器、DC/AC逆变器的建模,以及低电压穿越能力的测试。其次,提出基于K-medoids聚类的动态等效建模方法,通过动态时间规划(DTW)处理高维数据,建立集群等效模型。最后,引入基于聚类等效-误差修正的融合模型框架,采用GRU神经网络进行误差修正。实验结果显示,该方法在保持仿真效率的同时,能更精准地反映详细模型的运行特性,仿真速度提升15-20倍,动态特性误差小于5%,尤其在云阴影、电网故障等暂态场景下表现优异。 适合人群:从事电力系统仿真、分布式光伏系统设计与优化的研究人员和技术人员,以及对智能电网、新能源并网技术感兴趣的高校师生。 使用场景及目标:①理解分布式光伏集群的动态特性建模方法;②掌握基于聚类和深度学习的光伏集群等效建模技术;③提高光伏集群仿真的精度和效率,特别是在复杂工况下的暂态响应分析。 其他说明:该研究不仅解决了光伏集群建模中的精度与效率矛盾,还为高比例新能源配电网的分析提供了有效工具。其技术路线可扩展至风电集群、电动汽车充电站等分布式资源聚合场景,具有广泛的应用前景和社会效益。
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# 基于聚类和深度学习算法的分布式光伏集群动态等效建模研究
## 1. 论文标题
论文标题是《基于聚类和深度学习算法的分布式光伏集群动态等效建模研究》(Research on
Dynamic Equivalent Modeling of Distributed Photovoltaic Cluster Based on Clustering
and Deep Learning Algorithm)
## 2. 内容概括(200 字以内)
本文针对分布式光伏集群动态等效建模问题,提出了一种结合聚类和深度学习的方法。首先建
立了两级式光伏电站的单机并网动态模型;然后提出基于 K-medoids 聚类的动态等效建模方
法,通过动态时间规划(DTW)处理高维数据,建立集群等效模型;最后提出基于聚类等效-误
差修正的融合模型框架,采用 GRU 神经网络进行误差修正。实验表明,该方法在保持仿真效
率的同时,能更精准地反映详细模型的运行特性。
## 3. 论文复现代码及解释
### 3.1 光伏电站单机并网动态模型
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.integrate import odeint
# 光伏阵列数学模型

def pv_array_model(V, I, G, T):
"""
光伏阵列工程简化模型
参数:
V: 输出电压(V)
I: 输出电流(A)
G: 光照强度(W/m²)
T: 温度(℃)
返回:
I_pv: 计算得到的电流(A)
"""
# 标准测试条件参数
Isc = 8.21 # 短路电流(A)
Voc = 32.9 # 开路电压(V)
Vmpp = 26.3 # 最大功率点电压(V)
Impp = 7.61 # 最大功率点电流(A)
Kv = -0.123 # 电压温度系数(V/℃)

Ki = 0.0032 # 电流温度系数(A/℃)
# 温度修正
T_ref = 25 # 参考温度(℃)
delta_T = T - T_ref
Isc_T = Isc * (1 + Ki * delta_T)
Voc_T = Voc * (1 + Kv * delta_T)
# 光照修正
G_ref = 1000 # 参考光照强度(W/m²)
Isc_G = Isc_T * (G / G_ref)
Voc_G = Voc_T + 0.025 * np.log(G / G_ref)
# 单二极管模型简化计算
a = (Impp/Isc_G - 1) / np.log(1 - Impp/Isc_G)
I_pv = Isc_G * (1 - (1 - a) * (V/Voc_G) - a * (V/Voc_G)**2)
return I_pv
# DC/DC 换流器模型
def dc_dc_converter(V_pv, I_pv, duty_cycle):
"""

DC/DC 升压变换器模型
参数:
V_pv: 光伏阵列输出电压(V)
I_pv: 光伏阵列输出电流(A)
duty_cycle: 占空比
返回:
V_dc: 直流母线电压(V)
I_dc: 直流母线电流(A)
"""
# 理想升压变换器关系
V_dc = V_pv / (1 - duty_cycle)
I_dc = I_pv * (1 - duty_cycle)
return V_dc, I_dc
# DC/AC 逆变器模型
def dc_ac_inverter(V_dc, I_dc, modulation_index, power_factor=0.95):
"""
DC/AC 逆变器模型

参数:
V_dc: 直流母线电压(V)
I_dc: 直流母线电流(A)
modulation_index: 调制比
power_factor: 功率因数
返回:
V_ac: 交流输出电压(V)
I_ac: 交流输出电流(A)
P_ac: 交流输出功率(W)
"""
# 理想逆变器关系
V_ac = 0.612 * modulation_index * V_dc
P_ac = V_dc * I_dc * 0.95 # 假设效率为 95%
I_ac = P_ac / (V_ac * power_factor)
return V_ac, I_ac, P_ac
# 低电压穿越(LVRT)测试
def lvrt_test(grid_voltage_drop=0.3, duration=0.5):
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