分布式智能光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)路徑算法研究

徐 拓

（1.湖北民族學(xué)院，湖北 巴東 444300；2.國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司巴東縣供電公司，湖北 巴東 444300）

0 引 言

解決最優(yōu)路徑的方式多樣，如使用圖片進(jìn)行論述的方式、動(dòng)態(tài)進(jìn)行計(jì)劃的方式、使用人工智能進(jìn)行啟發(fā)形式的搜索、遺傳計(jì)算的方式和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式等。Dijkstra是現(xiàn)在大量體系廣泛使用的方式，解決路徑最優(yōu)方面存在的問(wèn)題。

1 分布式光伏發(fā)電站運(yùn)維走向智能化

1.1 基礎(chǔ)前提和發(fā)展前景

自2016年至今，我國(guó)的電價(jià)一直處于緩步下降趨勢(shì)。因此，減小成本投入、加大企業(yè)效益，是目前光伏領(lǐng)域的重要任務(wù)。這個(gè)過(guò)程中，把目前的高新技術(shù)如大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等，同光伏發(fā)電運(yùn)營(yíng)管控技術(shù)相結(jié)合，逐漸實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電的智能化管理。將某科技公司的“分布式光伏發(fā)電站的監(jiān)督管控措施”當(dāng)作實(shí)際案例進(jìn)行論述，其應(yīng)用多項(xiàng)高新技術(shù)對(duì)運(yùn)維實(shí)施中的監(jiān)督管控單一、智能探討難以實(shí)現(xiàn)、監(jiān)督形式被動(dòng)、效率低下等問(wèn)題進(jìn)行了有效突破，實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控[1]。

因?yàn)槭袌?chǎng)上對(duì)分布式光伏發(fā)電具有強(qiáng)烈的需求，所以對(duì)其進(jìn)行智能化運(yùn)維的市場(chǎng)必然會(huì)出現(xiàn)新的機(jī)遇。各企業(yè)要把握發(fā)展機(jī)遇，研發(fā)極具核心競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，促進(jìn)光伏發(fā)電的平穩(wěn)、健康發(fā)展[2]。

1.2 優(yōu)勢(shì)

分布式光伏發(fā)電在發(fā)展時(shí)具備的優(yōu)勢(shì)，主要包括以下三個(gè)方面：第一，不對(duì)土地進(jìn)行侵占，能夠在土地資源緊缺和人口處于密集狀態(tài)的地區(qū)進(jìn)行建設(shè)；第二，電力輸送體系達(dá)成不存在消耗問(wèn)題，符合建筑物對(duì)內(nèi)部用電期間提出的基本要求；第三，分布式光伏電站建設(shè)具有獨(dú)立性，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)資源產(chǎn)生太大的占用，也不用構(gòu)建和電網(wǎng)之間的連接，可以自主進(jìn)行開關(guān)切換，確保我國(guó)的西南、華南等地，在山林、丘陵居住的人民的用電，且它投入的成本不多。

2 最優(yōu)路徑算法

2.1 基本概念

最優(yōu)路徑算法是無(wú)向圖中滿足通路上所有頂點(diǎn)（除起點(diǎn)、終點(diǎn)外）各異、所有邊各異的通路。應(yīng)用在公路運(yùn)輸中，它可以提供起點(diǎn)至終點(diǎn)之間的最短路徑，節(jié)省運(yùn)輸成本，大大提高交通運(yùn)輸效率。

2.2 基本原理

路徑，就是無(wú)向圖中滿足通路上所有頂點(diǎn)（除起點(diǎn)、終點(diǎn)外）各異、所有邊各異的通路。最優(yōu)路徑是路徑中最符合某種需求的一條路徑，如最短路徑是從起點(diǎn)到終點(diǎn)的邊權(quán)值最小的路徑。對(duì)圖求最優(yōu)路徑的方法稱為最優(yōu)路徑算法，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)。

2.3 應(yīng)用

公路運(yùn)輸中，為了使運(yùn)輸時(shí)間和花費(fèi)最少（花費(fèi)可以是油耗和費(fèi)用），需要找到起點(diǎn)到終點(diǎn)的最優(yōu)路徑。這條最優(yōu)路徑可以是路程最短的路徑，可以是油耗最省的路徑，依實(shí)際需求而定。實(shí)際應(yīng)用中，知道起點(diǎn)和終點(diǎn)，便可用最優(yōu)路徑算法計(jì)算路徑。使用計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，能提高效率，但目前類似的系統(tǒng)還不多見。ptystudio計(jì)算是基于計(jì)算最優(yōu)路徑的系統(tǒng)，計(jì)算花費(fèi)及兩地之間最短路徑為基礎(chǔ)。因此，可以將最優(yōu)路徑算法應(yīng)用于分布式光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中。

3 使用Dijkstra進(jìn)行計(jì)算的方法

Dijkstra算法是一個(gè)按照路徑長(zhǎng)度遞增的次序產(chǎn)生的最短路徑算法，圖1為帶權(quán)值的有向圖。Dijkstra算法適用范圍是權(quán)值非負(fù)的圖，即解決帶有非負(fù)權(quán)值的圖中的單源最短路徑問(wèn)題。Dijkstra算法采用C#語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)所有的算法流程。

圖1 帶權(quán)值的有向圖

3.1 簡(jiǎn)介

最小路徑問(wèn)題，即在同一個(gè)賦權(quán)圖中，給它兩個(gè)確定的定點(diǎn)位置u0及v0，在這二者之間尋找到一條路徑，需要具備最小權(quán)。使用Dijkstra進(jìn)行計(jì)算的方法，是現(xiàn)在國(guó)際上經(jīng)過(guò)公認(rèn)的對(duì)于兩個(gè)頂點(diǎn)之間的最優(yōu)路徑進(jìn)行計(jì)算求解的方式。使用這個(gè)計(jì)算方式，不僅能夠?qū)ふ业阶钚〉模╱；v0）路徑，還能夠?qū)膗0頂點(diǎn)至G區(qū)間中全部頂點(diǎn)的最短的路徑找到。假定圖G使用的是一個(gè)具備順序的三元組（V，E，R）進(jìn)行表述，那么圖G內(nèi)的V就是非空頂點(diǎn)集合，E是其中的邊集，R是它們之間存在的聯(lián)系。D(u,v)被稱作是u頂點(diǎn)同v頂點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，其中的S為V的真子集，同時(shí)u0∈S，同時(shí)記T=V-S。為了防止某一個(gè)計(jì)算步驟出現(xiàn)重復(fù)，同時(shí)對(duì)其信息進(jìn)行保留，將所有的頂點(diǎn)標(biāo)記成L(v)，那么可以將它的計(jì)算方式詳細(xì)步驟進(jìn)行描述，圖2為使用Dijkstra進(jìn)行計(jì)算的詳細(xì)步驟[3]。

圖2 使用Dijkstra進(jìn)行計(jì)算的詳細(xì)步驟

3.2 達(dá)成及分析

規(guī)劃下述的參數(shù)構(gòu)造，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)最小路徑中的所有節(jié)點(diǎn)位置信息進(jìn)行存儲(chǔ)。

Class CDijkstrPoint

｛int m_PointID;//該點(diǎn)位于節(jié)點(diǎn)集合內(nèi)的編碼

int m_PrePointID;//該點(diǎn)位于最優(yōu)路徑內(nèi)的之前一個(gè)的節(jié)點(diǎn)編碼

int m_PrePointID;//該點(diǎn)位于最優(yōu)路徑內(nèi)的之前一個(gè)的路段編碼

fl oat m_BestWayLen;//起始點(diǎn)距離該點(diǎn)的最優(yōu)路徑大小

bool m_Visites;//訪問(wèn)的記號(hào)（假如現(xiàn)在的路徑處于最優(yōu)，顯示為true，不是的話顯示為false）

按照對(duì)于最小路徑中所有節(jié)點(diǎn)的具體位置的信息進(jìn)行存儲(chǔ)的參數(shù)構(gòu)造，將分布形式、智能化光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展，使該計(jì)算方式對(duì)分布形式、智能化光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)開展尋找最優(yōu)的路徑。它的詳細(xì)構(gòu)造可以描述如下：

進(jìn)行尋找，將中間部分的信息存儲(chǔ)于m_DijPointList內(nèi)，將最優(yōu)的路徑距離返回

按照?qǐng)D中的定點(diǎn)及邊的數(shù)量，能夠?qū)㈨旤c(diǎn)部位的平均出度e=m/n（m是邊的數(shù)量，n是頂點(diǎn)的數(shù)量）求出。在分布式智能光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，普遍e∈[2,5][4]。

使用上述結(jié)構(gòu)達(dá)成Dijkstra進(jìn)行計(jì)算的方法的平均時(shí)間復(fù)雜程度是O(e×n)。對(duì)于分布式智能光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的存儲(chǔ)空間，發(fā)揮決定性作用的是出現(xiàn)問(wèn)題的自身，與使用的計(jì)算方法不存在任何關(guān)聯(lián)。所以，在對(duì)計(jì)算方法需要的存儲(chǔ)空間進(jìn)行度量期間，僅考慮該程序處于運(yùn)行狀態(tài)是額外空間即可。此計(jì)算方法在空間上的復(fù)雜程度是O(k×n)，k代表一種常量，是一個(gè)DijkstrPoint對(duì)象所占據(jù)使用的存儲(chǔ)空間。

4 結(jié) 論

經(jīng)過(guò)對(duì)使用Dijkstra進(jìn)行計(jì)算的方法展開論述，使分布式智能化光伏發(fā)電網(wǎng)中極為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)得到了它的最優(yōu)路徑。分布式智能化光伏發(fā)電網(wǎng)是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要項(xiàng)目，對(duì)其探究需要更加精密化，以應(yīng)對(duì)未來(lái)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，為公司獲取最大的效益。