[发明专利]一种分布式电源并网最优位置选取方法

摘要

本发明是一种分布式电源并网最优位置选取方法，其特点是，包括：含分布式电源的配电网模型建立、基于拟态物理学算法的分布式电源并网位置优化配置模型建立和多目标优化流程建立等内容。经过计算分析，得出分布式电源在配电网中的最优安装位置，以及在固定分布式电源的安装位置后，对其准入容量进行优化分析，具有较强的鲁棒性，适应性强，实际应用价值高。

主权项

1.一种分布式电源并网最优位置选取方法，包括的内容有：1)含分布式电源的配电网模型建立不同种类的负荷随机分布在配电网的各个位置，所以很难利用简单的模型准确表示，为便于研究，假设馈线上各节点的负荷三相对称，即采用恒功率静态模型表示，采用功率因数恒定型的分布式电源模型计算其并网后的潮流分布，此时分布式电源可视为有功和无功值给定的负荷节点，其功率因数设定为0.9，并且将变电站高压侧视为电压源，分析计算过程中始终保持系统母线电压不变；配电网中不接入分布式电源时，节点处的有功功率为其中，i为节点编号，j为i节点的下一节点，P(i)为i节点有功功率，Pj为j节点有功功率，△Pj为j节点有功功率损耗，n为节点个数，Pn为n节点有功功率；配电网中不接入分布式电源时，节点处的无功功率分别为其中，i为节点编号，j为i节点的下一节点，Q(i)为i节点无功功率，Qj为j节点无功功率，△Qj为j节点无功功率损耗，n为节点个数，Qn为n节点无功功率；支路的有功损耗为其中，i为节点编号，j为i节点的下一节点，P(i)为i节点有功功率，Q(i)为i节点无功功率，R_j为j节点线路电阻，为i节点电压平方，△P_i为i节点有功功率损耗；支路的无功损耗分别为其中，i为节点编号，j为i节点的下一节点，P(i)为i节点有功功率，Q(i)为i节点无功功率，X_j为j节点线路电抗，为i节点电压平方，△Q_i为i节点无功功率损耗；当分布式电源在节点k处接入系统时，节点i处的有功功率为其中，i为节点编号，k为分布式电源接入节点编号，j为i节点的下一节点，n为节点个数，P(i)为i节点有功功率，ΔPi为j节点有功功率损耗，Pj为j节点有功功率，PDG为分布式电源节点有功功率；当分布式电源在节点k处接入系统时，节点i处的无功功率为其中，i为节点编号，k为分布式电源接入节点编号，j为i节点的下一节点，n为节点个数，Q(i)为i节点无功功率，ΔQi为j节点无功功率损耗，Qj为j节点无功功率，QDG为分布式电源节点无功功率；利用前推回代法从系统母线开始计算每条支路的电压值，其中，节点i处的电压为其中，i为节点编号，P(i‑1)为i‑1节点有功功率，Ri为i节点线路电阻，Q(i‑1)为i‑1节点无功功率，Xi为i节点线路电抗，Ui为i节点电压，Ui‑1为i‑1节点电压；以前后两次迭代的电压偏差作为收敛条件为其中，为节点i第k次电压迭代结果，为节点i第k+1次电压迭代结果，ε为最小迭代允许误差；2)基于拟态物理学算法的分布式电源并网位置优化配置模型建立考虑静态电压稳定性对系统安全稳定运行的影响，分布式电源并网对此具有重要作用，采用电压稳定指标进行量化分析，静态电压稳定指标为其中，UΔk为第k条支路的电压稳定指标，U0为首节点电压幅值，R和X分别为支路k的电阻和电抗，流入末节点的有功功率用Pn表示，无功功率用Qn表示；所有支路电压稳定性指标中的最大值定义为系统的电压稳定指标，与其对应的支路称为系统最薄弱支路。也就是说当系统发生电压崩溃时，一定是从电压稳定性指标最大的支路开始，系统电压稳定的程度可以根据电压稳定指标的值与临界值的距离来判断，所以考虑分布式电源并网对配电网电压的影响应当首先分析静态电压稳定性，静态电压稳定性越小，电压稳定性越好；静态电压稳定指标目标函数表示为minfUΔ(X1)＝max{UΔ1，UΔ2，UΔ3，........,UΔN}     (9)其中，fUΔ(X1)为UΔ的函数，UΔ1，UΔ2，UΔ3，…….，UΔN分别为节点1，2，3，……，N的电压稳定指标，N为节点个数；分布式电源并网运行使配电网的系统潮流分布有所改变，一般情况会减小支路潮流流动，从而有利于减小损耗，然而当分布式电源的注入容量过高时，反而可能增大支路潮流流动，进而导致损耗的增加；所以针对分布式电源的优化配置问题，应该选择以有功损耗最小为目标函数，有功网损目标函数表示为其中，i、j分别为支路k两端节点号，fPΔ(X2)为有功损耗函数，PΔ为系统有功损耗，N为系统支路总数，Gk(i,j)为支路k的电导，Ui、Uj分别是节点i、j的电压值，θi、θj分别为节点i、j的电压相角；只考虑单台分布式电源并网的前提下，等式约束条件为分布式电源并网后的有功、无功潮流平衡方程为其中，i、j分别为支路两端节点号，Pi为i节点有功功率，PDG为分布式电源节点有功功率，PLi为i节点负荷有功功率，Qi为i节点无功功率，QDG为分布式电源节点无功功率，QLi为i节点负荷无功功率，Ui、Uj分别是节点i、j的电压值，n为系统节点总数，Gij为支路的电导，Bij为支路的电纳，θij为支路的电压相角；不等式约束条件为节点电压上、下限以及分布式电源容量的上、下限，分别为Uimin≤Ui≤Uimax     (14)PDGmin≤PDG≤PDGmax      (15)其中，n为系统节点总数，m为平衡节点编号，Ui为节点i的电压值，Uimin为节点i的电压最小值，Uimax为节点i的电压最大值，PDG为分布式电源节点有功功率，PDGmin为分布式电源节点有功功率最小值，PDGmax为分布式电源节点有功功率最大值；3)多目标优化流程建立第一步：首先给定群体规模，随机产生每个个体的初始位置和初始速度，完成群体的初始化过程；第二步：根据所需优化的每个目标函数计算每个个体的适应值，并用采用随机权重的方法，求出每个个体适应值的均值；第三步：对于所给的两个目标函数分别求得两个全局最好适应值和两个全局最差适应值及其对应的个体位置；第四步：利用赋予随机权重的方法计算出全局最好和全局最差适应值；第五步：计算每个个体的质量，计算每个个体在每一维受到的合力；第六步：利用所得到的个体质量和个体所受的合力更新个体的速度和位置，当达到最大迭代次数时退出，否则，返回第二步。