[發(fā)明專利]基于粒子群優(yōu)化算法的對配電網中分布式電源的管理方法

在審

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• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN104376377A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設計）人: 智勇;乾維江;梁琛;鄭偉;拜潤卿;梁福波;高磊;邢延東;崔力心;安愛民;張浩琛
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網甘肅省電力公司;國網甘肅省電力公司電力科學研究院;蘭州理工大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;G06N3/00
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 宋敏

技術領域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)配電網理論運行管理，具體地，涉及一種基于粒子群優(yōu)化算法的對配電網中分布式電源的管理方法；主要針對配電網中接入的分布式電源(Distributed?Generation,DG)進行主動的管理控制，具體算法基于粒子群優(yōu)化算法(Particle?Swarm?Optimization,PSO)期望實現設定的優(yōu)化控制目標。

背景技術

對于分布式發(fā)電接入配電網來說，傳統(tǒng)配電網管理是一種被動模式管理，配電網的規(guī)劃方法沒有考慮分布式發(fā)電引入配電網的影響以及配電網主動管理技術的靈活控制的特性，其規(guī)劃的網絡過于保守、資產利用不充分。隨著分布式發(fā)電特別是大量分布式發(fā)電接入系統(tǒng)，對配電網的穩(wěn)定、安全和高效運行帶來了新的挑戰(zhàn)，從而要求配電網的管理模式由原來的被動式管理向主動式管理轉變，電網由傳統(tǒng)的被動配電網向主動管理配電網轉變。英國DTI/OFGEM技術指導組的研究報告中詳細介紹了多種AM技術，并將之分為3類:主動故障等級管理、主動電壓控制和主動潮流管理。如圖1所示的AM的示意圖：根據一次系統(tǒng)的測量數據制定合理的控制策略，并將指令發(fā)送到變壓器、發(fā)電機、斷路器和無功補償設備來完成控制。

主動配電網的一大特征表現在DG單元及儲能單元對于配電網運行人員來說是可控的，分布式能源參與網絡的運行調度，并非以往簡單的連接。雖然目前DG的并網技術已趨于商業(yè)化應用，但多個DG的集成需要更復雜的協(xié)調控制。現有大部分AM技術主要集中在DG的規(guī)劃、定容與選址、無功優(yōu)化上。常見到下面的方法：

根據負荷總量確定待建分布式電源的最大容量，在分布式電源個數、位置和單個電源容量均不確定的情況下，建立了便于配電網規(guī)劃者使用的可變權重的分布式電源選址和定容的多目標優(yōu)化模型。其中子目標分別為配電網升級及維護費用，分布式電源的投資費用以及配電網網損費用。針對分布式電源規(guī)劃的多目標性，在優(yōu)化算法上，采用多種群遺傳算法，并運用實數編碼。

主動管理模式下基于雙層規(guī)劃的DWG選址定容規(guī)劃模型，以DWG的凈收益期望值最大作為上層規(guī)劃目標，以滿足電壓和潮流約束下DWG出力切除量期望值最小為下層規(guī)劃目標.針對雙層不確定性規(guī)劃的特點，提出了模擬植物生長算法與概率最優(yōu)潮流算法相結合的求解方法，利用基于三點估計法的概率最優(yōu)潮流算法評估規(guī)劃方案，獲得目標函數值，通過模擬植物的向光性生長機制進行全局尋優(yōu)。

基于模糊理論和進化算法的多階段規(guī)劃方法以解決接入DG的中壓配電網長期規(guī)劃問題。該方法利用模糊模型處理規(guī)劃過程中遇到的一系列不確定因素，例如負荷的增長、DG的出力以及經濟因素等。該方法使用2層嵌套進化算法解決長期規(guī)劃中的動態(tài)問題，通過第1層進化算法進行規(guī)劃的選址、定容等靜態(tài)優(yōu)化選擇，利用第2層進化算法選擇規(guī)劃選項的最佳時間。該方法在優(yōu)化過程中兼顧經濟性和可靠性。

相對而言，針對配電網主動管理技術相關技術或算法研究還處于初步階段，現有算法多集中于在配電網建設前的對DG的定址與容量選擇上，而對于現有配電網如何對已經接入的DG進行主動管理與控制相關研究與技術較少。

發(fā)明內容

當配電網中接入的DG容量過大時，配電網的節(jié)點電壓會升高并很可能越限，這成為限制DG接入容量的主要障礙。

本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于粒子群優(yōu)化算法的對配電網中分布式電源的管理方法，以實現在不違反電壓約束的前提下增大DG的注入容量的優(yōu)點。

為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種基于粒子群優(yōu)化算法的對配電網中分布式電源的管理方法，包括三種主動管理策略；該三種主動管理策略分別為：

a、削減發(fā)電機出力：通過限制分布式電源的有功出力來控制電壓；

b、有載變壓器抽頭調節(jié)：通過調節(jié)變壓器一次側的可變抽頭使配電網的電壓保持在規(guī)定范圍內；

c、無功補償：在分布式電源接入點增加無功補償設備來減少電壓增幅。

優(yōu)選的，三種主動管理策略的優(yōu)化數學模型為：