[发明专利]一种考虑分布式电源和配电自动化装置的配电网规划方法

摘要

一种考虑分布式电源和配电自动化装置的配电网规划方法，它采用实时负荷曲线来获得精确的配置方案；在不同的负荷水平，通过潮流计算分析节点电压、线路潮流和网络损耗，通过该负荷水平下的配网可靠性评估计算缺供电量等可靠性指标；所述的配电网规划方法包括：1)目标函数；2)约束条件；3)染色体定义；4)基因的交叉变异；采用交叉和变异的方法进行基因的迭代遗传；交叉时，选用轮盘法从上一代基因中选择两个父基因，并随机选择多个交叉点进行交叉，生成一对子基因；在染色体的变异中，还可以采用启发式的变异方法；通过计算各节点数值历代变化情况，找出变化趋势不明朗的节点，提高该节点的变异可能性，从而丰富基因组；同时，为了保证基因组的活力，在每代迭代中，不断加入一定数量的自由染色体，即通过初始化随机生成的染色体，参与下一次迭代。

主权项

1.一种考虑分布式电源和配电自动化装置的配电网规划方法，它采用预测的实时负荷曲线来获得精确的规划方案；在不同的负荷水平，通过潮流计算分析节点电压、线路潮流和网络损耗，通过该负荷水平下的配网可靠性评估计算缺供电量等可靠性指标；其特征在于所述的配电网规划方法包括：1)目标函数的确定：式中：第i台分布式电源的安装成本；第j台配电自动化装置的安装成本；第i台分布式电源的运行维护成本；第j台配电自动化装置的运行维护成本；CIC：用户供电中断成本；Egen,j：第j台分布式电源发出的功率；Eloss,i：第i种负荷水平下的电量损耗；Ki：第i种负荷水平下的配电网上网电价；K'i：第i种负荷水平下的配电网售电电价；LL：共考虑LL种负荷水平；NDG：配电网中安装的分布式电源总数；NS：配电网中安装的配电自动化装置总数；CPV1：不考虑负荷增长的资金折算率；CPV2：考虑负荷增长的资金折算率；在上述目标函数中，考虑了分布式电源和配电自动化装置的安装成本和运行维护成本，以及分布式电源发出电量和减少的网络损耗产生的收益；同时目标函数中考虑的经济性的另外一个方面，是用户的供电中断成本；多种负荷水平、利率、通货膨胀率、负荷增长率和设备经济寿命周期等多种因素也纳入了目标函数中；2)约束条件：等式约束条件是潮流方程，见式(6～7)，所有负荷水平下的配电网所有节点均需满足此约束；不平等约束主要包括节点电压波动范围和支路最大潮流约束等，见式(8～9)：Vmin≤Vj≤Vmax j＝1:NN   (8)Ii≤Imax i＝1:NBR   (9)式中：NBR：配电网分支数；NN：配电网节点数；3)染色体定义：定义每条染色体包含A、B两部分字符：A部分为二进制字符，表明了配电自动化装置的位置，B部分为整数字符，表示相应节点是否存在分布式电源，电源类别及其相对容量；两部分的字符串的长度分别为配电自动化装置备选位置数NSLC和分布式电源备选位置数NGLC；A部分字符为1时，说明该位置存在配电自动化装置，为0则说明没有配电自动化装置；B部分字符的对应不同类型和容量组合的分布式电源，若字符为0则说明该位置没有分布式电源；4)基因的交叉变异：采用交叉和变异的方法进行基因的迭代遗传；交叉时，选用轮盘法从上一代基因中选择两个父基因，并随机选择多个交叉点进行交叉，生成一对子基因；基因的突变可以分三步进行：第一步.改变配电自动化装置的位置：在染色体A部分中，随机选择两个分别为0和1的位置进行字符互换，即表示将某位置的配电自动化装置移至另一位置；第二步.改变分布式电源的位置：在染色体B部分中，随机选择两个分别为0和非0的位置进行字符互换，即表示将某位置的分布式电源移至另一位置；第三步.改变分布式电源的类型和容量：在染色体B部分中，随机选择一个非0字符，并生成另外一个随机整数字符替代该字符，即表示将该位置的分布式电源更改为其他类型和容量组合；在染色体的变异中，还可以采用启发式的变异方法；通过计算各节点数值历代变化情况，找出变化趋势不明朗的节点，提高该节点的变异可能性，从而丰富基因组；同时，为了保证基因组的活力，在每代迭代中，不断加入一定数量的自由染色体，即通过初始化随机生成的染色体，参与下一次迭代；在所述目标函数中，在设备的经济寿命周期中，用累积现金价值法评估整个配网的投资和收益；由于配电网中分布式电源和配电自动化装置设备的使用寿命是有限的，同时在此周期中负荷水平是不断增长的，这就需要将配电网的投资收益情况折算到统一的时间节点进行经济性分析；这里采用的累积现金价值法是将资金流折算到所考虑时段的第一年；具体如下式所示：式中：EL：设备经济寿命周期；Iinf：利率；Iint：通货膨胀率；Lg：负荷增长率；在所述约束条件中，不平等约束主要包括节点电压波动范围和支路最大潮流约束等，见式(8～9)：在分布式电源与负荷形成的孤岛中，忽略孤岛稳定性问题，主要考虑分布式电源和储能装置出力不足时需要削减负荷对供电可靠性的影响；对于每个孤岛，有：对于整个配电网，处于网络稳定性的考虑，分布式电源渗透率应在一定范围之内；式中KP：分布式电源渗透率上限； 第i台DG的容量；第i个节点的负荷；在所述染色体定义中，在不等式约束式(11)的范围内，生成随机数，对各位置的配电自动化装置和分布式电源配置情况进行初始化；遗传迭代过程中的适应性函数即为式(1)中的目标函数和式(6～9)所述约束条件；需要指出的是，优化计算的最终结果应满足所有约束条件，但是为了保证基因的丰富性，避免陷入局部最优，在迭代过程中出现超出约束的染色体时，通过惩罚函数降低其适应度，而非直接剔除基因库。