含分布式电源的配电网重构研究

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分布式电源(Distribution Generation,DG)是指为提高配电网运行的可靠性、经济性,而在配电网中接近用户的位置引入的中小型、环保型的独立电源。DG接入配电网后,因其发电功率随时间天气或者气温而随机变化,使得系统的功率分布也随之发生改变,电网的负荷预测及规划、潮流计算、电网可靠性的评估等诸多方面都将受到影响。分布式发电的主要优点包括:传输距离短,线路损耗小;利用可再生能源,能源利用效率高,建设周期短,投资少,污染少,环境相容性好等。近年来,以利用可再生能源为主的分布式发电技术快速发展,并凭借其优良的环保性能、与大电网良好的互补性,成为世界能源系统发展的热点。配电网重构是指通过调整分段开关和联络开关的状态来改变配电网络的拓扑结构,是目前提高电网运行效率、供电可靠性和供电质量的重要手段。随着各种不同类型的DG接入后势必影响配电网的结构以及运行方式,使得在研究配电网重构时结合分布式电源的影响具有重要的实用价值。传统的配电网络重构方式多以静态网络重构为主,但在配电网的实际运行过程中,各节点负荷不断变化,而且受开关操作的寿命、分段开关及联络开关开合的次数限制,不可能频繁地对网络进行重构。所以在研究配电网重构时,必须综合考虑负荷变化和分布式电源出力随机等问题,这样才能更好地保证配电系统可靠、经济的运行。本文主要针对含分布式电源的配电网重构以及考虑负荷变化和分布式电源出力随机情况下的配电网多时段网络重构这两个问题进行了研究,主要工作如下。首先,阐述本课题的研究背景及意义,对分布式电源的研究现状、配电网重构的研究现状进行分析,然后介绍分布式电源的概念、主要特点,随后详细分析几种典型的分布式发电类型的特性,并建立了包括风力发电机、光伏发电、燃气轮机和燃料电池在内的不同类型DG在潮流计算中的数学模型,并将数学模型引入基于分层的前推回代潮流计算方法中,使用IEEE-33节点配电系统算例验证处理模型及潮流计算方法的有效性,并定性分析了DG接入配电网容量与位置对配电网网损、节点电压等参数的影响。其次,本文提出了一种含分布式电源的配电网重构方法。重构时采用改进的量子粒子群算法作为求解算法,该算法较标准量子粒子群有三方面改进的地方:在粒子更新方式进行改进,采用微分进化操作对粒子每一维进行变异,以保证种群的多样性;针对离散组合优化问题的求解,对量子粒子群算法采取整数型编码处理,使得可行解从实数解形式到整数形式的转换;最后改进传统粒子越界的处理方法,对越界的粒子进行变异处理,以避免局部收敛。利用TSP问题中的两个地图验证了改进算法的有效性,随后利用改进后的算法HDQPSO算法在不含DG的配电网上进行重构,验证所提算法的有效性和快速性。在此基础上再实现含DG的配电网重构,并使用案例分析了接入配电网DG容量以及DG接入位置不同等情况下对配电网重构的影响。最后,本文对配电网多时段重构进行研究,建立综合考虑网损及静态电压稳定性的综合评价指标来进行时段划分,并结合网络节点负荷变化和接入DG出力变化对配电网络产生的影响,提出一种以网络运行费用最低为目标的多时段重构模型,最终得到了多时段重构情况下的最佳重构时刻、开关组合及运行费用,结果证明所提多时段重构方法的可行性、有效性。
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