分布式電源在中壓配電網(wǎng)中的優(yōu)化配置分析

居夢菁　孫超杰

摘要：本文根據(jù)節(jié)點電壓分布特性與配電網(wǎng)邊際容量，提出了分布式電源安裝位置的優(yōu)選原則。對不同類型分布式電源的輸出功率特點進行了分析，對分布式電源的接入容量進行最優(yōu)安裝位置進行了判斷，希望可以起到作用。

關鍵詞：優(yōu)化配置分析；中壓配電網(wǎng)；分布式電源

分布式發(fā)電技術(shù)具有改善電能質(zhì)量、降低終端用戶費用、系統(tǒng)供電可靠性高以及線路損耗低等方面的特點。分布式電源主要包括太陽能、風能等可再生能源發(fā)電以及燃料電池、微型燃氣輪機等非可再生能源發(fā)電兩種，在分布式電源與配電網(wǎng)大量連接后，電網(wǎng)節(jié)點電壓以及去路潮流會發(fā)生比較大的變化，若分布式電源容量與位置不相匹配，很有可能會造成系統(tǒng)網(wǎng)損方面的問題。因此，有關單位需要綜合運用各種手段對分布式電源的合理配置進行專門的研究與優(yōu)化。

1 分布式電源在配電網(wǎng)中安裝位置的優(yōu)選

分布式電源與配電網(wǎng)相連接，一定程度上會造成供電設備利用不充分的問題，形成一定量的沉入成本。配電網(wǎng)節(jié)點邊際容量成本能夠?qū)⒉煌?jié)點中當前供電容量利用率反映出來。若分布式電源邊際容量成本大于分布式電源，則提示于該節(jié)點安裝分布式電源能夠使供電設備投資得到節(jié)約，反之則提示該節(jié)點無法充分利用供電設備。

通常情況下，在分布式電源沒有接入配電網(wǎng)的情況下，末端節(jié)點電壓最低，在分布式電源不吸收電網(wǎng)能源的情況下，一定程度上會提升全網(wǎng)的電壓。在分布式電源滲透率相同的情況下，由于饋線是分散的，因此能夠有效支撐起系統(tǒng)電壓，分布式電源與饋線末端位置接近或分布式電源有著比較大的接入容量，會使系統(tǒng)電壓進一步升高，附近系統(tǒng)也會不同程度上受到分布式電源的影響。因此，相關人員需要在分布式電源接受前，重點分析系統(tǒng)內(nèi)部各個節(jié)點的電壓分布特性。

綜上所述，在自然資源、地理位置等條件允許的情況下，在確定分布式電源安裝位置的過程中需要重點遵循以下幾方面的原則：

第一，設計人員需要充分考慮到分布式電源對于供電設備利用率方面的問題，各節(jié)點的邊際容量成本需要嚴格保持在分布式電源單位容量成本以上。

第二，設計人員需要充分考慮到分布式電源與節(jié)點電壓所造成的影響，尤其需要重點分析電壓較低的節(jié)點。

于配電網(wǎng)中安裝分布式電源，需要嚴格遵循以上幾方面的原則的安裝位置進行判定。

2 分布式電源在配電網(wǎng)中的優(yōu)化配置

通常情況下，普遍投入使用的分布式電源類型主要為風電源與微型燃氣輪機電源。其中微型燃氣輪機為恒功率電源，風電源為隨機功率電源。因此，需要從風電源功率不確定性的角度出發(fā)，對配電網(wǎng)中的分布式電源進行優(yōu)化配置。

3 分布式電源優(yōu)化配置的判定方法

隨機潮流可以幫助人們分析節(jié)點電壓與線路潮流的極限值、期望值、概率分布以及方差，根據(jù)這幾方面的數(shù)據(jù)，設計人員能夠?qū)Σ煌瑮l件下的分布式電源性能發(fā)揮水平進行綜合、全面的評價。通過量化分析的方式對電網(wǎng)內(nèi)部的薄弱環(huán)節(jié)進行描述。比如設計人員可以通過半不變量法下的隨機潮流來對各種約束條件進行檢驗。相比于蒙特卡洛模擬法來說，可以大幅簡化在設計過程中所需要的計算量。

隨機潮流計算需要以下兩點作為前提。

第一，各節(jié)點負荷注入功率、各分布式電源功率之間是相互獨立的關系；第二，只對功率的不確定性進行分析。

求解步驟：

第一，對來自各方面的原始數(shù)據(jù)進行整理，其中包含網(wǎng)電源不同安裝節(jié)點下的風速概率分布、微型燃氣輪機不同數(shù)據(jù)節(jié)點下的功率數(shù)據(jù)、節(jié)點負荷數(shù)據(jù)以及線路參數(shù)等。

第二，對潮流分布情況進行計算，進而得到靈敏度矩陣、路潮流功率、雅可比矩陣、節(jié)點狀態(tài)變量等結(jié)果。

第三，對風電源的安裝節(jié)點功率下的半不變量和微型燃氣輪機安裝節(jié)點負荷功率與各自的負荷功率階矩進行計算，依照半不變量可加性與半不變量與矩和不變量之間的關系求得不同節(jié)點功率的各階半不變量，為了提高相關設計工作的計算速度以及工程計算精確度水平，半不變量計算量應至少在8階以上。

4 用遺傳算法求解

遺傳算法能夠?qū)ι锝缱匀贿z傳機制和自然選擇機制進行分析，在可靠性評估以及規(guī)劃等齋的工作中得到了廣泛的應用。在對分布電源安裝方法進行分析與設計的過程中，可以融入遺傳算法的有關理論。設計人員可以基于標準遺傳算法，采用保留策略，于本代中直接使用上一代中的部分優(yōu)秀個體，結(jié)合選擇操作法，結(jié)以往所采用的變異算子與處適應性交叉進行改進。

通過智能重量分析儀來優(yōu)化分布式電源在配電網(wǎng)中的分布，首先需要輸入各項原始數(shù)據(jù)，對電源空間與安裝位置進行編碼；其次，完成初始化種群操作，計算隨機潮流，舍去無法滿足約束條件的計算結(jié)果，得出pop_size個初代種群；第三，對個體的適應度進行計算，保留初代種群，不經(jīng)過變異算子與交叉處理，將初代若干優(yōu)秀個體直接復制到下一代；第四，通過輪盤賭選擇算子完成選擇處理，完成多變異位自適應變異與處適應交叉操作，得到隨機潮流，舍去無法滿足約束條件的計算結(jié)果，產(chǎn)生新一代種群，對個體適應度進行重新計算，對種群進行更新；最后，對第三、第四步驟進行重復操作，起至最大迭代次數(shù)。

5 結(jié)語

隨著分布式電源應用的日益廣泛，相關單位需要綜合運用各種手段對分布式電源安裝的科學性與合理性進行全面的分析，將分布式電源的應用效益最大程度上發(fā)揮出來。