基于量子粒子群算法的含分布式电源的配网规划

摘要

近年来，世界上发生的几次大的停电事故，包括2008年雪灾导致的电力系统事故都充分暴露了单一集中式供电模式的脆弱性。分布式发电技术的发展为集中供电方式提供了有益的补充，风、光和水资源的有机结合是节省投资、降低能耗、提高电力系统稳定性和灵活性的主要方式，是未来能源领域一个重要的发展方向。但是，分布式电源在为大电网提供能源补充和电压支撑的同时，也必然给电力系统的潮流分布、电能质量和继电保护等方面带来影响，因此合理规划配电网的分布式电源显得十分重要。　　本文根据配电网规划的原则和内容，对分布式电源接入配电网的位置和容量进行优化研究。论文首先详述了各种不同类型的分布式电源技术，并主要介绍了风机、光伏电池和小水电的三种分布式电源的出力模型。其次，介绍了分布式电源接入系统后对配电网系统的影响，包括对潮流计算、电能质量、继电保护系统、系统可靠性和配电规划等的影响;再次，详细介绍了求解含分布式电源的配电网优化规划问题的标准粒子群和量子粒子群算法，并利用算法测试三个非线性带约束条件的函数，验证了量子粒子群算法的有效性和可行性;最后，针对含分布式电源配电网规划问题，建立了以有功网损费用和DG运行费用最小的目标函数，以电压、电流和DG容量限制为约束条件，采用惩罚函数方式将约束条件转换并加入到求解的目标函数中形成综合目标函数，然后以IEEE14节点系统作为该地区模拟测试配电网，利用量子粒子群算法对分布式电源配置进行优化，并与基本粒子群算法进行比较，仿真结果表明本文所提出的算法在配电网规划中具有较好的全局寻优能力和较快的收敛速度。根据某地区配电网规划实际情况，利用量子粒子群算法对三种分布式电源两两接入或是三种同时接入的配电网方案进行对比，以网损费用和DG运行费用之和最小为优化目标，利用DG接入前后的配电网系统节点电压和网损变化来说明合理选择接入DG位置和容量的重要性，为该地区配电系统规划提供参考价值。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 含分布式电源的配电网规划研究现状

1．2．1 布点规划研究现状

1．2．2 扩展规划研究现状

1．2．3 量子粒子群算法研究现状

1．3 论文主要工作

第二章 分布式电源及对配电网的影响

2．1 引言

2．2 分布式发电技术

2．2．1 风力发电技术

2．2．2 太阳能光伏电池发电技术

2．2．3 小水电发电技术

2．2．4 燃料电池发电技术

2．2．5 微型燃气轮机发电技术

2．3 分布式电源对配电网的影响

2．3．1 对配电系统潮流的影响

2．3．2 对配电系统电能质量的影响

2．3．3 对配电系统继电保护的影响

2．3．4 对系统可靠性的影响

2．4 分布式电源对配电网规划的影响

2．5 含分布式电源的配电网潮流计算

2．5．1 分布式电源潮流计算模型

2．5．2 含分布式电源的配电网潮流计算

2．6 本章小结

第三章 量子粒子群算法研究

3．1 引言

3．2 量子进化算法简介

3．2．1 量子力学背景

3．2．2 量子力学基本概念

3．2．3 量子力学的基本假设

3．3 粒子群算法

3．3．1 粒子群算法简述

3．3．2 标准PSO算法

3．4 量子粒子群算法

3．4．1 QPSO算法具体描述

3．4．2 QPSO算法步骤

3．4．3 PSO算法和QPSO算法的比较

3．5 QPSO算法测试

3．6 本章小结

第四章 含分布式电源的配电网规划

4．1 配电网规划流程和基本内容

4．1．1 配电网规划流程

4．1．2 配电网规划基本内容

4．2 含分布式电源配电网规划的数学模型

4．2．1 经济性模型

4．2．2 可靠性模型

4．2．3 灵活规划模型

4．3 分布式电源优化的多目标模型

4．3．1 多目标函数模型

4．3．2 约束条件

4．4 分布式电源位置和容量的优化

4．4．1 采用PSO算法求解

4．4．2 采用QPSO算法求解

4．5 本章小结

第五章 算例分析

5．1 某地区规划概况

5．1．1 风、光、水资源情况

5．1．2 配电网网络情况

5．1．3 QPSO和PSO算法比较及验证

5．2 优化结果及分析

结论和展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢