含分布式電源與充電站的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃

方樂(lè)軍

摘 要：分布式電源簡(jiǎn)稱(chēng)DG，就有能耗低，運(yùn)用靈活等優(yōu)勢(shì)。在能源利用高度緊張的社會(huì)中備受關(guān)注。分布式電源與充電站在配電網(wǎng)中的接入，是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵舉措，在電力系統(tǒng)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。而如何協(xié)調(diào)二者在配電網(wǎng)中的應(yīng)用，是本文中研究的重點(diǎn)?；诖?，本文將對(duì)含分布式電源與充電站的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：分布式電源；充電站；配電網(wǎng)；協(xié)調(diào)規(guī)劃

將分布式電源與充電站在配電網(wǎng)中進(jìn)行協(xié)調(diào)規(guī)劃，在供電企業(yè)中，現(xiàn)有的方式就是將分布式電源、充電站以及配電網(wǎng)架等進(jìn)行統(tǒng)一劃分。接下來(lái)進(jìn)行選址定容，最后實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)架規(guī)劃，在以上規(guī)劃環(huán)節(jié)中，其中任何一種發(fā)生變化都會(huì)對(duì)規(guī)劃結(jié)果產(chǎn)生影響。

1 含分布式電源與充電站的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃模型

通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃的模型進(jìn)行研究，通過(guò)模型的數(shù)學(xué)含義分析規(guī)劃細(xì)節(jié)。在實(shí)際的規(guī)劃模型建立中需要投資成本、環(huán)境成本、運(yùn)行維護(hù)成本、目標(biāo)函數(shù)以及約束條件。

1.1 投資成本

在配電網(wǎng)規(guī)劃中，投資成本并不是指對(duì)配電網(wǎng)架等方面進(jìn)行費(fèi)用投入，還涉及到很多內(nèi)容，由于是分布式電源與充電站的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)，因此還需要分別向分布式電源與充電站中投資。實(shí)際的投資成本環(huán)節(jié)中，所包含的內(nèi)容比較多，例如路線(xiàn)、站建設(shè)以及電源安裝等[ 1 ]。

第一，方案制定。對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行整體調(diào)查，并制定出初步的方案，在方案中需要對(duì)不同的配電線(xiàn)路中所需要的費(fèi)用進(jìn)行規(guī)劃。第二，確定總線(xiàn)路數(shù)量，并規(guī)劃出新建線(xiàn)路方案。由于實(shí)際情況不同，因此還需要制定出不同的更換方案，例如需要設(shè)計(jì)出需要更換的總體線(xiàn)路。第三，計(jì)算出充電站的固定成本，在固定成本之上需要計(jì)算出充電站的可變成本，也就是說(shuō)這部分可變成本能夠針對(duì)線(xiàn)路改革，以及線(xiàn)路更新等進(jìn)行隨意更改。第四，確定分布式電源的節(jié)點(diǎn)總數(shù)，以及分布式電源的類(lèi)型總數(shù)，并計(jì)算分布式電源的安裝方案的單位容量成本。

1.2 環(huán)境成本

在環(huán)境成本分析中，需要對(duì)諸多問(wèn)題進(jìn)行綜合分析，雖然電能是清潔能源，但是其應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)生產(chǎn)排放污染物等對(duì)環(huán)境帶來(lái)直接影響，例如二氧化碳、二氧化硫以、一氧化碳等的排放。這些污染物排放環(huán)節(jié)中將會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染懲罰，因此需要對(duì)該部分的成本進(jìn)行計(jì)算[ 2 ]。

在計(jì)算中，包含很多因素，例如發(fā)電技術(shù)種類(lèi)數(shù)、污染物種類(lèi)數(shù)、污染物的環(huán)境價(jià)值、單位污染物排放所造成的罰款金額、發(fā)電技術(shù)生產(chǎn)單位電量污染物排放，發(fā)電技術(shù)年發(fā)電量。計(jì)算表達(dá)式為：

1.3 運(yùn)行維護(hù)成本

在運(yùn)行維護(hù)成本中，包含了很多內(nèi)容的成本，分別為風(fēng)力發(fā)電成本、光伏成本、電動(dòng)汽車(chē)充電站的年運(yùn)行維護(hù)成本，此外，還有配電網(wǎng)的購(gòu)買(mǎi)電能費(fèi)用成本。

在上式中，Cco為充電站的單位容量年運(yùn)行費(fèi)用，Pbuy是配電網(wǎng)在上級(jí)電網(wǎng)中所購(gòu)的有功功率，P為單價(jià)。

1.4 目標(biāo)函數(shù)

目標(biāo)函數(shù)的類(lèi)型有多目標(biāo)函數(shù)和單目標(biāo)函數(shù)，為了便于計(jì)算與研究，主要對(duì)單目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行研究。

但是目標(biāo)函數(shù)的公式為：

在目標(biāo)函數(shù)中，E為期望值，a為投資成本年平均系數(shù)，Y為設(shè)備的投資償還期。

1.5 充電站充放電

在分布式電源與充電站的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃下，對(duì)充電站的功率提高要求。國(guó)家電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)定，充電站需要實(shí)行集中充電，通一配送的模式。基于這樣管理模式，能夠在換電站中對(duì)大型的放電設(shè)施進(jìn)行集中管理以及集中控制。在電動(dòng)汽車(chē)的充電站中，需要對(duì)兩種充電形式進(jìn)行綜合考慮。

第一，單向充電模式。單向的充電模式比較簡(jiǎn)單，當(dāng)電網(wǎng)向充電站進(jìn)行充電之后，能夠滿(mǎn)足電力設(shè)備的電池需求。但是充電站不能向電網(wǎng)中反向充電。

第二，雙向充電模式。雙向的充電模式是指，在滿(mǎn)足電力設(shè)備的電源要求下，以及系統(tǒng)潮流約束后，充電站實(shí)現(xiàn)充電和放電功能。

2 用改進(jìn)的遺傳算法求解協(xié)調(diào)規(guī)劃模型

2.1 隨機(jī)潮流

采用隨機(jī)潮流法對(duì)配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)規(guī)劃模型進(jìn)行計(jì)算，對(duì)配電網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)電壓和支路功率的概率分布進(jìn)行分析，假設(shè)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率都是相互獨(dú)立，則節(jié)點(diǎn)功率方程和支路潮流方程為：S=f（X），Z=g（X）。

2.2 改進(jìn)的遺傳算法

在被改進(jìn)的遺傳算法中，以基因混合邊的模式，對(duì)配電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃模型進(jìn)行求解，首先在該算法中，輸入原始數(shù)據(jù)，對(duì)染色體進(jìn)行混合編碼，通過(guò)隨機(jī)潮流計(jì)算和校驗(yàn)約束等模式，產(chǎn)生能夠滿(mǎn)足約束條件的初始種群。當(dāng)種群數(shù)為1時(shí)，在算法中判斷是否滿(mǎn)足遺傳終止條件，當(dāng)滿(mǎn)足條件時(shí)，輸出。當(dāng)不滿(mǎn)足條件時(shí)，對(duì)個(gè)體的舒適度進(jìn)行計(jì)算，然后精英策略保留，接下來(lái)進(jìn)行輪盤(pán)賭選擇操作，并進(jìn)行自適應(yīng)交叉和變異處理。在采取隨機(jī)潮流計(jì)算，對(duì)個(gè)體的適應(yīng)度進(jìn)行重新計(jì)算，更新種群，種群數(shù)加1。

3 結(jié)論

本文對(duì)含分布式電源與充電站的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃進(jìn)行分析，建立含分布式電源與充電站的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃模型，在該模型中主要包含了投資成本、環(huán)境成本、運(yùn)行維護(hù)成本、目標(biāo)函數(shù)以及約束條件等。

為了促進(jìn)配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)，提升適應(yīng)力，用改進(jìn)的遺傳算法求解協(xié)調(diào)規(guī)劃模型。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉柏良，黃學(xué)良，李軍，錢(qián)欣，程駿.含分布式電源及電動(dòng)汽車(chē)充電站的配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015，02：450-456.

[2] 麻秀范.含分布式電源的配電網(wǎng)規(guī)劃與優(yōu)化運(yùn)行研究[D].華北電力大學(xué)，2013.