基于并行黏菌算法的有源配电网重构研究

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伴随全球能源转型的持续推进,绿色能源逐渐成为了人们重点关注的领域。电力作为能源行业的重要组成部分,对其实现绿色生产是现代电力追求的目标之一。在此背景下,大量分布式电源(Distributed Generation,DG)被接入配电网中,从而导致配电网的运行状态发生改变。因此,对于接入大量DG且规模不断变大的现代配电网,如何对其运行状态进行优化显得至关重要。配电网重构作为配电系统优化和控制的重要手段,因具有简单经济的优点而被广泛地应用于实际工程中。配电网重构问题可分为静态重构和动态重构,对该问题的研究大多着眼于重构模型的建立和重构方法的改进。因此,本文从有利于配电网运行的多个指标出发,构建了重构模型,并在黏菌算法(Slime Mould Algorithm,SMA)的基础上,提出了一种并行黏菌算法(Parallel Slime Mould Algorithm,PSMA)来对模型进行求解。本文的主要工作如下:(1)针对不同DG的工作原理,按照并网方式的不同,将其划分为四种类型,并建立了相应的潮流计算数学模型。在潮流计算中,对牛顿-拉夫逊法、隐式Zbus高斯法和节点分层前推回代法进行了研究。并根据3种方法各自的优缺点以及配电网重构问题编码需求,最终选择节点分层前推回代法作为本文的潮流计算方法。(2)针对SMA的缺点和配电网重构问题的特点,提出使用自适应惯性权重策略和多子群并行交流策略来对SMA进行改进,进而提出PSMA。为了验证PSMA的性能,使用CEC2014国际标准测试套件中的测试函数来对其进行数值优化实验,并将结果与其他5种算法进行对比。实验结果表明,所提PSMA具有优越的寻优精度和快速的收敛能力。(3)针对配电网运行的多个优化指标,使用层次分析法对其进行综合处理,构建了配电网静态重构模型。根据DG的不同特性,设计了6种静态重构案例,并使用PSMA和已用于配电网重构的其他4种算法来对这些案例进行求解。实验结果表明,不同类型的DG对配电网具有不同程度的影响,与其他4种算法相比,PSMA能够更加快速、高效、准确地求解含DG的配电网静态重构问题,即PSMA为含DG的配电网静态重构问题提供了一种新的求解方案。(4)针对负荷和DG出力随时间变动的配电网动态重构问题,提出动态最优时段划分方法并将其与PSMA结合,进而提出一种基于PSMA的多时段最优动态重构方法。并分别在不含DG的IEEE-33节点和含DG的IEEE-118节点配电系统中,使用所提方法与小时动态重构方法进行对比实验。实验结果表明,所提出的动态重构方法能够根据负荷序列找到合适的重构时刻点,近似地模拟配电网的实际工作情况。
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