[發明專利]一種高比例分布式光伏并網消納能力分析方法

在審

• 申請號: 202110243066.3
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112994099A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 李練兵;張凱寧;范輝;梁紀峰;李佳祺;李東穎;周文;李鐵成;羅蓬;馮慧波
• 申請（專利權）人: 河北工業大學;國網河北省電力有限公司電力科學研究院;國網河北省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/06;G06N3/12;G06N7/08
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

1.一種高比例分布式光伏并網消納能力分析方法，其特征為包括如下步驟：

根據參數約束條件，構建消納能力評估模型，所述模型包括配電網的第一目標函數和第二目標函數，第一目標函數為光伏接入容量最大，第二目標函數為系統網絡損耗最小；

采用改進的混沌遺傳算法求解模型，從而求得配電網分布式光伏的最大消納能力。

2.如權利要求1所述的高比例分布式光伏并網消納能力分析方法，其特征為具體包括以下步驟：

步驟1：根據從電網中提取的線路參數，電源點的功率輸出以及節點負荷，經過潮流計算得到各支路上的有功功率，無功功率以及節點電壓，通過公式(1)計算得到maxF，即目標函數；

步驟2：采用基于立方映射的混沌映射對光伏有功功率輸出數組進行混沌初始化，生成初始的光伏有功功率輸出數組；

步驟3：對初始形成的光伏有功功率輸出數組或者經過循環后轉入該部分的光伏有功功率輸出數組，統一用x₁,x₂,…,x_n表示，進行運算，得到最優的光伏有功功率輸出數組：

(1)采用混沌選擇對光伏有功功率輸出數組進行選擇運算：將光伏有功功率輸出數組x₁,x₂,…,x_n先經過輪盤賭選擇產生新的光伏有功功率輸出數組x′₁,x′₂,…x′_n，然后將其中重復的x′_i進行混沌擾動，帶入公式(4)：

從而得到新的光伏有功功率輸出數組x″₁,x″₂,…,x″_n，轉入步驟(2)；

(2)采用自適應交叉對光伏有功功率輸出數組進行交叉運算，交叉概率采用公式(5)計算得到：

交叉方式采用算數交叉，將x″₁,x″₂,…,x″_N進行隨機分組，分成x_n，y_n兩組帶入公式(6)：

最后得到新的光伏有功功率輸出數組x″′₁,x″′₂,…,x″′_n，轉入步驟(3)；

(3)采用混沌變異進行變異運算，增加光伏有功功率輸出數組的隨機性，如果概率事件發生就變異，不發生就不變異，即生成隨機數，如果隨機數大于變異概率值，則進行變異，反之則不進行變異，變異概率采用如下公式(7)計算得到：

其中，P_mmax＝0.05，P_mmin＝0.001分別為最大變異概率和最小變異概率，μ＝P_mmax-P_mmin；

所述的混沌變異的方式為擾動變異，將x″′₁,x″′₂,…,x″′_n帶入如下表達式中的x_old：

其中，x_old為需要進行變異操作的光伏有功功率輸出數組，x_new為進行變異操作后的光伏有功功率輸出數組，

得到新一代光伏有功功率輸出數組轉入步驟(4)；

(4)對光伏有功功率輸出數組進行約束分析：其中，所述的約束條件包括節點電壓約束、支路電流約束、短路電流約束和架空線的額定傳輸容量約束，通過潮流計算可以得到光伏有功功率輸出數組所表示的配電網中各節點的電壓U_i，支路電流值I_ij，短路電流I_trouble，然后分別將節點電壓，支路電流，短路電流，架空線的傳輸容量與約束條件進行對比；不滿足，則舍棄該光伏有功功率輸出數組；滿足則保留；

所述的節點電壓約束表達式為公式(9)：

根據上式，及已知的U_N，然后判斷該電壓值U_i是否在允許的范圍內；如果是，則保留該電壓值對應的光伏有功功率輸出數組，如果不是則舍棄；

所述的支路電流約束表達式為公式(10)：

I_ij≤I_ijmax； (10)

式中，I_ij表示連接節點i和節點j的支路ij的支路電流，I_ijmax表示連接節點i和節點j的支路ij所允許通過的最大電流值；

根據I_ijmax，然后判斷該電流值I_ij是否在允許的范圍內；如果是，則保留該電流值對應的光伏有功功率輸出數組，如果不是則舍棄；

所述的短路電流約束表達式為公式(11)：

根據I_troublemax，然后判斷該短路電流值I_trouble是否在允許的范圍內；如果是，則保留該短路電流值對應的光伏有功功率輸出數組，如果不是則舍棄；

所述的架空線額定容量約束表達式為公式(12)：

根據P_PV,i、P_L.i、Q_L.i和S_max，判斷該架空線容量值(即不等式左邊值)是否小于不等式右邊；如果是，則保留該架空線容量值對應的光伏有功功率輸出數組，如果不是則舍棄；

(5)采取自適應移民算子進行移民運算，將不滿足約束條件的光伏有功功率輸出數組替換出去，增加光伏有功功率輸出數組隨機性；是否進行移民取決于移民概率，如果概率事件發生就移民，不發生就不移民；移民概率采用公式(13)計算得到：

其中，P_imax＝0.8，P_imin＝0.5分別為最大移民概率和最小移民概率，E表示當前光伏有功功率輸出數組的適應度方差，σ為閥值，γ＝P_imax-P_imin；

移民方式采取部分替換方式，先進行適應度計算，對按照適應度值降序排序得到找出適應度最低的百分之五的光伏有功功率輸出數組；然后經混沌映射隨機產生新的光伏有功功率輸出數組x_i，如果x_i的適應度大于原適應度末尾的百分之五中的某一組光伏有功功率輸出數組x_j，則用x_i替換x_j，直到替換完成原光伏有功功率輸出數組適應度最低的百分之五，得到新的光伏有功功率輸出數組轉入步驟(6)；

(6)采取精英保留策略，將光伏有功功率輸出數組中適應度值最好的百分之五進行保留：

先對進行適應度計算，將按照適應度值降序排序得到選擇其中適應度值最大的百分之五的光伏有功功率輸出數組進行保留，使其不參加下一次循環中的選擇，交叉，變異和移民操作，直到下一次精英保留確定是否對其進行保留；轉入步驟(7)；

(7)對未進行精英保留的光伏有功功率輸出數組進行混沌擾動，增加光伏有功功率輸出數組的隨機性：

將中未進行精英保留的帶入到如下公式中的x_old處：

其中，x_old為需要進行擾動操作的光伏有功功率輸出數組，x_new為進行擾動操作后的光伏有功功率輸出數組；

得到新的光伏有功功率輸出數組轉入(1)，重復進行步驟(1)-步驟(7)的循環；

當滿足退出條件，即完成步驟(1)-步驟(7)的循環次數到達280～320次，則在下一次循環次循環過程中，完成步驟(4)后，實現所述的約束條件對比后，則進行一步適應度函數值計算，將其中適應度值最大的光伏有功功率輸出數組x_m確定，然后將x_m代入到目標函數中，得到最大有效消納能力maxF，接著輸出最優光伏有功功率輸出數組x_m以及最大有效消納能力maxF，退出循環，任務完成。