基于遗传算法的分布式电源选址定容问题研究

论文摘要

随着我国经济持续高速发展,能源、特别是电能的消耗量越来越大；为满足电能需求,今后一个时期,我国电力行业仍需大规模建设。在化石能源逐渐枯竭、环境压力逐年增大的背景下,在现有配电网上引入分布式发电技术将是电力系统未来发展方向之一。分布式电源既能用于电力调峰,也可为边远地区独立供电,还能在节能环保同时给供电企业带来可观的经济效益。但是,分布式电源的引入会对配电网的节点电压、线路电流、功率分配和供电可靠性造成影响,这种影响与分布式电源安装的位置和容量密切相关。因此,研究配电网中分布式电源的选址定容问题是非常重要的工作。为了描述配电网的物理结构、计算配电网的运行状态,本文建立了配电网物理结构的等效模型,并用牛顿-拉夫逊方法计算配电网的潮流。在此基础上,对普通配电网的供电成本进行了计算。本文建立了一种在已有配电网中解决分布式电源选址定容问题的模型,并应用遗传算法对其进行求解。该模型考虑了四项经济指标：发电总成本、分布式电源安装费、停电罚款、碳排放罚款及环境效益损失。以IEEE 33节点配电网系统为算例,对模型适用性和算法的有效性进行验证。针对传统遗传算法求解分布式电源选址定容问题存在的缺陷,本文引入了种群修复、自适应交叉变异概率、移民算子等三种策略对算法进行改进,取得了良好的效果。为了使含分布式电源的配电网具有更好的运行状态,需要在合适的节点位置安装合适容量的无功补偿装置。本文在优化后的含分布式电源的IEEE 33节点配电网系统的基础上,对配电网进行了无功优化,在保证配电网安全稳定运行的基础上,进一步降低了配电网运行的功率损耗和建设运行总费用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 含分布式电源配电网潮流计算研究现状
• 1.2.2 分布式电源技术的研究现状
• 1.2.3 分布式电源选址定容问题的研究现状
• 1.2.4 含分布式电源的配电网无功优化的研究现状
• 1.3 本论文所完成的主要工作
• 第2章 分布式电源技术介绍
• 2.1 太阳能
• 2.2 风能
• 2.3 燃料电池
• 2.4 微型燃气轮机
• 2.5 冷热联产发电
• 2.6 本章小结
• 第3章 电力系统潮流分析及供电成本计算
• 3.1 引言
• 3.2 电力线路的模型
• 3.3 电力线路潮流计算的数学模型
• 3.4 用牛顿-拉夫逊法计算电力系统潮流
• 3.4.1 牛顿-拉夫逊法原理
• 3.4.2 用牛顿-拉夫逊法计算电力系统潮流
• 3.5 IEEE33节点配电网供电成本计算
• 3.5.1 IEEE33节点配电网介绍
• 3.5.2 IEEE33节点配电网供电成本计算
• 3.6 本章小结
• 第4章 分布式电源的选址定容问题及遗传算法求解
• 4.1 引言
• 4.2 加装分布式电源后的配电网模型
• 4.3 考虑碳排放罚款及环境效益损失的分布式电源选址定容问题模型
• 4.4 分布式电源规划中的约束条件
• 4.5 遗传算法介绍
• 4.5.1 遗传算法的特点
• 4.5.2 遗传算法的求解流程
• 4.6 遗传算法的设计
• 4.6.1 编码方法与初始种群的产生
• 4.6.2 适应值函数与选择策略
• 4.6.3 遗传运算
• 4.6.4 最优保留策略
• 4.6.5 停止准则
• 4.7 算例分析
• 4.7.1 算例模型的参数选取
• 4.7.2 遗传算子中的参数选择和停止准则
• 4.8 本章小结
• 第5章 改进遗传算法求解分布式电源选址定容
• 5.1 对种群的修复
• 5.2 对遗传算子的改进
• 5.3 移民算子的引入
• 5.4 用改进后的遗传算法求解分布式电源选址定容问题
• 5.5 本章小结
• 第6章 含分布式电源的配电网无功优化
• 6.1 无功功率对电力系统的影响
• 6.1.1 无功功率与系统电压和系统网损的关系
• 6.1.2 无功补偿的作用
• 6.2 配电网无功优化的基本思想
• 6.3 无功优化的数学模型
• 6.4 无功优化的约束条件
• 6.5 应用改进后的遗传算法求解配电网无功优化问题
• 6.5.1 算例模型的参数选取和算法的具体实现方法
• 6.5.2 算例结果
• 6.6 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 参加项目
• 附录