含风电机组的配电网无功优化及算法研究

论文摘要

当今世界飞速发展的经济与能源紧密相依,随着全球常规能源的逐渐衰竭,能源危机日益严峻。将风电机组作为分布式电源接入配电网中,在一定程度可以充分利用风能资源,缓解局部用电紧张。但由于风能具有不确定性和多变性,风电机组并网后必将改变原有系统结构,影响配电网的潮流,从而对电网的网络损耗、电压稳定等方面都带来一定程度的影响。因此,计算含风电机组的配电网潮流、对系统进行无功补偿和电压调整是很有必要的。本文首先介绍了风力发电全球发展的近况,以及风电并网后所面临的一些问题,并对电力系统无功优化的一些算法作了简单介绍。接着讲述了配电网的潮流计算方法,采用了前推回代法的一种矩阵计算模式,根据配电网的特点,将配电网拓扑结构归纳为两个矩阵：节点注入-支路电流矩阵和支路电流-节点电压矩阵,通过这两个矩阵描述前推回代法并计算配电网潮流；同时,考虑了异步风电机组的功率-电压特性,实现了含风电机组的配电网潮流计算。电力系统无功优化是一个高度复杂的多约束、离散变量和连续变量混杂的非线性问题,本文充分利用进化过程中积累的经验,对差分进化算法从变异和交叉操作上进行了改进,并将其应用于无功优化问题中。如何处理风电出力的随机性和多变性是含风电机组的配电网无功优化中的关键问题,本文采用场景法,将不确定的含风电机组配电网运行状态通过一系列确定的场景表示,并以全场景下的目标期望为目标函数,实现了含风电机组的配电网无功优化。最后通过仿真算例说明了本文所提算法和模型的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 风电并网研究现状
• 1.2.2 电力系统无功优化研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 含风电机组的配电网潮流计算
• 2.1 配电网潮流计算
• 2.2 前推回代潮流计算的矩阵计算
• 2.3 风电机组潮流计算模型
• 2.3.1 风力发电机的工作原理
• 2.3.2 风力发电机组的机械功率描述
• 2.3.3 异步电机潮流计算模型
• 2.3.4 含风电机组的配电网潮流计算流程
• 2.4 算例
• 2.5 本章小结
• 第3章 一种改进的差分进化算法
• 3.1 差分进化算法描述
• 3.2 差分进化算法基本流程
• 3.3 差分进化算法参数设置
• 3.4 差分进化算法的改进
• 3.4.1 优良群体引导变异方向
• 3.4.2 提取优良群体信息指导交叉操作
• 3.5 算例分析
• 3.5.1 算例一
• 3.5.2 算例二
• 3.6 本章小结
• 第4章 含风电机组的配电网无功优化
• 4.1 基于场景法的无功优化模型
• 4.1.1 风电典型场景
• 4.1.2 全场景下的无功优化模型
• 4.2 基于改进差分进化算法的无功优化
• 4.3 算例
• 4.4 本章小结
• 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文