基于主动管理策略的分布式电源和无功补偿综合优化配置

摘要

随着能源危机和环境问题日益严重，分布式电源(Distributed Generation, DG)因具有发电方式灵活、投资成本低、产生污染少等特点受到各国电力公司越来越多的关注。在主动管理模式下，将分布式电源的优化配置与其出力的控制、无功补偿设备的优化配置、有载调压变压器分接头和可中断负荷的调节等措施相结合，能够更合理地配置分布式电源和改善配电网的电压质量。　　本文针对主动管理策略下接入配电网的分布式电源选址定容优化问题进行研究，主要研究内容如下：　　① 在现有配电网分布式电源优化配置模型中，没有考虑各节点的电压偏差对电压总偏差影响程度的不同。针对这一问题，本文提出考虑电压权重因子的配电网分布式电源多目标优化配置模型。该模型以电压总偏差、由分布式电源安装运行维护费和购电费构成的总费用、有功网损为目标函数。通过在该模型的电压总偏差目标函数中引入电压权重因子来反映分布式电源配置对各节点电压的影响或反映对用户电压质量需求的评判，从而使优化过程有利于较大电压偏差的节点或具有电压评分较高的节点电压更容易接近其期望电压幅值。基于拉丁超立方抽样得到分布式电源和负荷状态，采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法求解提出的模型，运用基于信息熵赋权的多目标灰靶决策算法优选最优方案。　　② 为更合理地配置分布式电源，基于拉丁超立方抽样和K-均值聚类构建多场景，将分布式电源和无功补偿设备的优化配置与其出力的控制、有载调压变压器分接头和可中断负荷的调节等主动管理措施相结合建立两个优化模型。模型 1 是实现分布式电源与无功补偿设备综合优化配置的多目标模型，以电压总偏差、由分布式电源安装运行维护费、购电费和无功补偿设备年投资费构成的总费用、有功网损为目标函数，计及有载调压变压器分接头的调节。模型 2 是实现基于主动管理策略优化分布式电源有功出力和功率因数、可中断负荷的单目标模型，以主动管理费用和需求侧管理费用、可再生能源补贴费用为目标函数。分别采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法和基于内点法的最优潮流算法求解这两个模型。仿真算例表明，基于主动管理策略综合优化分布式电源和无功补偿设备可以在保证经济性的前提下充分发挥分布式电源和无功补偿在改善电压质量和降低网损方面的作用，提高分布式电源的利用率。

目录

1 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 分布式电源优化配置国内外研究现状

1.2.1 分布式电源在传统配电网中优化配置研究现状

1.2.2 分布式电源在主动配电网中优化配置研究现状

1.2.3 分布式电源优化配置模型求解算法研究现状

1.3 本文的主要研究工作

2 分布式电源优化配置基础理论

2.1.1 主动配电网

2.1.2 主动管理模式

2.2 风机、光伏出力和负荷的多状态模型

2.2.1 风机、光伏出力和负荷的概率模型

2.2.2 基于拉丁超立方抽样的风机、光伏出力和负荷的多状态模型

2.3 求解算法

2.3.1 带精英策略的快速非支配排序遗传算法

2.3.2 基于内点法的最优潮流算法

2.3.3 基于熵值的多目标加权灰靶决策算法

2.4 本章小结

3 考虑电压权重因子的配电网分布式电源多目标优化配置

3.1 引言

3.2 考虑电压权重因子的配电网分布式电源多目标模型

3.2.1 目标函数

3.2.2 约束条件

3.3.1 节点电压偏差确定的电压权重因子

3.3.2 根据对用户电压质量要求的评判确定电压权重因子

3.3.3 电压组合权重因子

3.4 模型的求解

① 编码

② 不可行解的修复

③ 算法流程

3.5 算例分析

3.5.1 算例选取及参数设置

3.5.2 仿真结果及分析

3.6 本章小结

4 基于主动管理策略的分布式电源和无功补偿综合优化配置

4.1 引言

4.2 基于K-均值聚类的多场景构建

① 风机、光伏出力和负荷多状态的K-均值聚类过程

② 风机、光伏出力和负荷的多场景模型

4.3 基于主动管理策略的分布式电源和无功补偿综合优化模型

4.3.1 分布式电源和无功补偿设备优化配置模型

4.3.2 计及主动管理策略的优化模型

4.4 模型的求解

4.5.1 算例描述

4.5.2 算例分析

4.6 本章小结

5 结论与展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目

C. 作者在攻读硕士学位期间申请的国家发明专利

D. 算例系统参数

E. 学位论文数据集

致谢