Новый подход к определению размеров фотоэлектрических систем на основе алгоритма поиска «медуза»

Аккумуляторная батарея Challenger T105

Исследователи использовали алгоритм поиска «медуза» для оптимизации размещения и определения мощности распределённой солнечной фотоэлектрической генерации. Они протестировали алгоритм на системе IEEE 33-bus с одним, двумя или тремя сценариями развёртывания фотоэлектрических систем и сравнили его эффективность с десятком конкурирующих методов оптимизации.

Группа учёных из Индии разработала новый метод оптимального размещения и определения размеров систем распределённой солнечной генерации (РВГ).

Новый подход основан на методе метаэвристической оптимизации, известном как алгоритм поиска «медуза» (JSA), который имитирует поведение медуз в океане при поиске пищи. Морские обитатели используют два типа механизмов поиска: диверсификацию и интенсификацию, которые имитирует алгоритм. JSA переключается между двумя механизмами поиска с помощью механизма контроля времени (TCM), чтобы эффективно решать сложные задачи оптимизации.

Исследовательская группа поставила перед алгоритмом следующие задачи: минимизировать реальные потери мощности (RPL), минимизировать отклонение напряжения (VDI) и максимизировать индекс стабильности напряжения (VSI).

Исследователи объяснили, что, в то время как энергосистемы снабжают электроэнергией через сети передачи и распределения электроэнергии, потребители получают питание через распределительные сети (РН). «Оптимизация распределённой генерации считается более эффективной, чем использование конденсаторов, статических компенсаторов реактивной мощности (SVC), статических синхронных компенсаторов (STATCOM) и унифицированных контроллеров потока мощности (UPFC), поскольку она может поддерживать РН за счёт подачи как активной, так и реактивной мощности», — подчеркнули они.

Чтобы протестировать JSA, команда смоделировала систему с 33 шинами IEEE с помощью программного обеспечения MATLAB 2022b. В базовом случае, без каких-либо дополнительных генераторов, было установлено, что RPL составляет 210,98 к, VDI — 1,8047 п. е., а минимальный VSI — 0,6671. При оптимизации 33-шинной системы IEEE с одним фотоэлектрическим генератором общая нагрузка была снижена на 51,23 %, а общий коэффициент мощности — на 1,2716 п. у. при минимальном коэффициенте мощности 0,7559.

«С другой стороны, общий показатель RPL и VDI снизился на 60,66 % и 1,1529 п. е. на двух установках оптимизации фотоэлектрических генераторов. Однако после выделения трех единиц фотоэлектрических систем DG RPL и общий VDI были снижены на 67,01% и 1,4754 п.е. Минимальный VSI был увеличен до 0,8848 и 0,8916 после оптимального включения двух и трех единиц фотоэлектрических систем DG соответственно ”, - пояснили далее в группе. “Результаты моделирования показывают, что оптимизированное для JSA размещение DG значительно повышает производительность системы, достигая существенного снижения RPL при одновременном повышении стабильности напряжения и общей устойчивости сети”.

После этой демонстрации команда протестировала JSA в сравнении с другими методологиями оптимизации, а именно LSF-SCA, SCA, BSOA, GA, ALO, TLBO-GWO, WIPSO-GSA, GWO, BFOA, KHA, BA, WOA и AIS. Они также были оптимизированы для распределения между одной, двумя и тремя фотоэлектрическими системами.

Их анализ показал, что для оптимизации с одним DG результаты JSA превосходят методологии LSF-SCA, SCA, BSOA, GA, ALO и TLBO-GWO, обеспечивая максимальное снижение PL и лучшее улучшение Vbus. “Аналогичным образом, оптимизированные для JSA два размещения DG обеспечивают лучшую минимизацию PL и VD, чем методологии LSF-SCA, SCA, BSOA, WIPSO-GSA и GWO”, - заключили они. «Кроме того, оптимизация распределения трёх блоков фотоэлектрических систем с помощью JSA дала лучшие результаты по сравнению с другими методологиями».

Новый подход был представлен в статье «Оптимизация размещения и определения размеров распределённой солнечной фотоэлектрической генерации с использованием алгоритма поиска «медуза» для повышения производительности энергосистемы», опубликованной в Scientific Reports. В исследовании приняли участие учёные из индийского научно-исследовательского института Vel Tech Rangarajan Dr.Sagunthala, Технологического института Хиндустана, Университета Мохана Бабу, Университета Христа (признан университетом) и Университета Матту.