分布式电源优化配置与配电网络重构研究

论文摘要

分布式电源接入配电系统后,配电系统由无源网络变成有源网络,将改变原有网络潮流、网损和节点电压,影响配电系统的安全和经济运行。配电网重构通过配电线路开关操作,可以有效地降低系统网络损耗和提高电压质量,保证配电网经济运行。因此如何有效地规划分布式电源接入配电系统,并利用网络重构实现配电系统安全经济运行具有重要的现实意义。本文针对分布式电源优化配置和含分布式电源的配电网网络重构两个问题进行研究,主要研究工作如下:①在分析各种分布式电源运行方式和控制特点基础上,建立其潮流计算的节点模型;运用基于灵敏度阻抗矩阵的无功补偿量计算方法处理PV节点类型的分布式电源。采用前推回代法和回路电流法叠加求解含弱环网络的配电网潮流,提出了将这两种方法的叠加过程在同一层中进行迭代计算,减少了迭代次数。基于编制的计算含弱环网的配电网潮流的程序,分析了分布式电源接入配电网后对网损和静态电压稳定性的影响。②建立以分布式电源并网后总经济效益最大为目标函数的分布式电源选址定容模型。该模型考虑了电源安装成本、运行和燃料费用、节约网损收益、发电量电费收益、环境影响、可再生能源补贴收益和延缓网络更新收益等。采用量子遗传算法对分布式电源的安装位置和容量寻优以实现分布式电源并网后经济效益的最大化。③建立以网损最小和负荷均衡为目标函数的不含分布式电源配电网网络重构模型。采用基于环路编码的量子遗传算法搜索最优打开开关集合,有效降低陷入局部最优解的可能性。针对该算法在求解含有较多分段开关的配电网重构时编码较长的问题,提出减小染色体长度的启发式编码规则,缩短了染色体编码长度,提高了搜索效率。对算法在网络重构过程中产生不满足辐射状拓扑约束条件的不可行解的问题,采用了结合环路编码和配电网结构特点的禁忌条件,剔除不可行解。④基于不含分布式电源的配电网重构量子遗传算法,运用场景分析法处理接入配电系统的风力发电机组,分析了配电网中风力发电机组和能处理成PV节点类型电源的燃料电池、微型燃气轮机等分布式电源对重构网络运行指标的影响。应用所提方法对IEEE标准算例和实际配电系统进行仿真计算,计算结果验证了所提方法的可行性、正确性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 分布式电源优化配置与配电网重构问题的国内外研究现状
• 1.3 本文的主要研究工作
• 2 含分布式电源的配电网络潮流计算
• 2.1 引言
• 2.2 几种常用的分布式电源
• 2.3 含分布式电源的弱环配电网络潮流计算
• 2.3.1 基本原理
• 2.3.2 计算步骤
• 2.4 算例分析
• 2.5 配电网静态电压稳定性指标影响
• 2.5.1 基本原理
• 2.5.2 算例分析
• 2.6 本章小结
• 3 分布式电源优化配置
• 3.1 引言
• 3.2 分布式电源优化配置的数学模型
• 3.2.1 分布式电源成本效益分析
• 3.2.2 分布式电源优化配置模型
• 3.3 量子遗传算法基本原理
• 3.4 分布式电源优化配置量子遗传算法的实现
• 3.5 算例分析
• 3.6 本章小结
• 4 含分布式电源的配电网重构
• 4.1 引言
• 4.2 配电网络重构的数学模型
• 4.3 配电网重构的量子遗传算法实现
• 4.3.1 染色体的编码策略
• 4.3.2 辐射状要求
• 4.3.3 变结构网络的处理
• 4.3.4 计算步骤
• 4.3.5 算例分析
• 4.4 含分布式电源的配电网重构
• 4.4.1 风力发电的场景分析
• 4.4.2 含PV 节点分布式电源的配电网重构
• 4.4.3 含多种分布式电源的配电网重构
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• 附录B IEEE16 节点配电网线路截面选择
• 附录C 实际配网图