分布式電源并網(wǎng)動態(tài)無功優(yōu)化調(diào)度探究

盧金釵

摘要：隨著我國智能電網(wǎng)不斷發(fā)展，在電力系統(tǒng)中分布式電源應用范圍逐漸擴大，因此在一定程度上對電力系統(tǒng)運行造成一定影響，將分布式電源的輔助性作用和無功優(yōu)化調(diào)度策略有效發(fā)揮成為電力企業(yè)優(yōu)化電網(wǎng)運行的主要問題。本文在簡述分布式電源的基礎上對分布式電源并網(wǎng)動態(tài)無功優(yōu)化進行探究，為促進電力系統(tǒng)中分布式電源發(fā)展貢獻一份力量。

關鍵詞：分布式電源;并網(wǎng);動態(tài)無功優(yōu)化;調(diào)度

隨著電力行業(yè)不斷發(fā)展，越來越多的分布式電源應用于電力系統(tǒng)中，對原本電網(wǎng)造成較大影響。將傳統(tǒng)電網(wǎng)與分布置電源相結合進行無功優(yōu)化調(diào)動方式稱為電網(wǎng)優(yōu)化運行所面臨的重要問題。

1、分布式電源基本內(nèi)容

分布式電源通常是指所發(fā)電力就地消納，以10～35kV電壓等級接入電網(wǎng)，并且要求單個并網(wǎng)，總裝機容量不超過50MW的位于用戶附近的發(fā)電項目，具體指天然氣，太陽能生物能風能以及地熱能等資源綜合利用的發(fā)電項目。分布式電源相比于大型電源，在減少占用土地的同時提高經(jīng)濟效益，并且對環(huán)境破壞程度較小。

分布式電源類型包括變流器電源，同步電機電源以及異步電機電源。變流器類型電源包括光伏與電池儲能站，是將變流器與電網(wǎng)進行連接的電源。同步電機類型電源包括小型水電，燃氣發(fā)電以及生物發(fā)電等綜合發(fā)電項目，是將同步電機與電網(wǎng)直接連接的電源，異步電機類型電源包括異步式風機，雙饋式風機等，只將異步機與電網(wǎng)進行連接的電源。在實際應用中分布式電源具有投資少，規(guī)模小以及工期短的優(yōu)點，并且分布式電源往往位于用戶周圍，可以對于附近電源就地采用，避免電力在輸電線路中的損耗，并且分布式電源可以極大程度減少利用化石能源，減少對環(huán)境破壞。

2、數(shù)學模型

2.1無功優(yōu)化調(diào)度相關分布式發(fā)電

與無功優(yōu)化調(diào)度相關的分布式發(fā)電分為兩種，包括電壓控制分布式發(fā)電與無功補償分布式發(fā)電，電壓控制是分布式發(fā)電在并網(wǎng)運行中可以等值為PV節(jié)點，通過調(diào)節(jié)勵磁電壓來控制并網(wǎng)動態(tài)無功優(yōu)化調(diào)度，包括小型水電，小型燃氣輪機以及光伏電力系統(tǒng)。無功補償是DJ在并網(wǎng)運行中可以等值為PQ節(jié)點，一般通過控制分布式發(fā)電無功輸入與功率因數(shù)，來控制優(yōu)化調(diào)度無功出力參數(shù)與電網(wǎng)動態(tài)無功，通常應用在電流式逆變器并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

2.2目標函數(shù)

首先將分布式電源并網(wǎng)動態(tài)無功優(yōu)化調(diào)度方法化為不同優(yōu)化周期N，在對各個周期進行二次劃分，作為不同階段，然后優(yōu)化各個階段，將研究系統(tǒng)的第N階段控制變量狀態(tài)稱為Xn。

其中第n階段的第m個分布式發(fā)電輸出量稱為UQmDG（n），將第n階段第r個變電器分接頭方位稱為Tapr（n），將第n階段第K個電容器運行狀態(tài)稱為CK。本文研究分布式電源并網(wǎng)動態(tài)無功優(yōu)化調(diào)度主要從網(wǎng)損和電壓變化角度來研究，根據(jù)相關參數(shù)來建立目標函數(shù)，轉(zhuǎn)化目標值，為目標滿意度評價。

網(wǎng)損是一種經(jīng)濟指標，通常是指在區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)運行優(yōu)化的關鍵經(jīng)濟指標，網(wǎng)損函數(shù)通過無功電壓控制方法，確保節(jié)點處電壓質(zhì)量滿足需求，使功率在傳輸過程中的油耗損耗明顯降低。電壓變化函數(shù)是指在優(yōu)化調(diào)度周期中，DJ復合與出力屬于變量在電力傳輸過程中必然會存在電壓波動，因此可以通過對 DJ處理情況運行狀況下影響節(jié)點電壓。在電壓波動最大值的基礎上評估網(wǎng)絡電壓波動

3、算法求解

3.1遺傳操作

由于實際交叉性操作會受到交叉點處的嚴重影響，因此本文通過均勻交叉方法對交叉率選擇與變異率的錯誤進行控制，使算法效率有顯著提高，在算法求解中必須嚴格遵守最佳原則，變異率與交叉率之間存在最優(yōu)組合，在一定條件下對算法求解質(zhì)量不斷優(yōu)化，確保得到的算法求解質(zhì)量滿足需求。

3.2設定權重系數(shù)

在遺傳算法中，通常粒數(shù)度函數(shù)都是作為適應度函數(shù)對個體之間的優(yōu)劣進行評價，優(yōu)劣目標包含兩個子目標，因此在計算過程中需要對權重系數(shù)進行確定，本文全定系數(shù)采用自適應權重法，通過規(guī)劃處理方法對綜合目標進行處理。

3.3動態(tài)優(yōu)化過程

本文研究分布式電源并網(wǎng)動態(tài)無功優(yōu)化調(diào)度，將優(yōu)化調(diào)度周期而分為多個階段n，因此在動態(tài)優(yōu)化過程中需要對各個階段N之間的聯(lián)系進行充分考慮，確保滿足最優(yōu)化原理。

4、算例分析

本文以某地區(qū)小型電力系統(tǒng)作為算例進行分析，電力系統(tǒng)接線圖如圖1。

在節(jié)點四中階有分布式電源，是由電壓控制型小水電與無功補償型光伏發(fā)電系統(tǒng)組成，本文以該區(qū)域電網(wǎng)進行計算，6/35 kV 有載調(diào)壓變壓器分接頭 7 檔，電壓為 35±3×2.5%kV;6/10k載調(diào)壓變壓器分接頭 9 檔，電壓為10±4×2.5% kV;節(jié)點6并聯(lián)電容器組分4組投切，每組容量為0.3Mvar;若優(yōu)化周期為一天 24小時，將優(yōu)化周期分為24個時段。在一個優(yōu)化周期內(nèi)電壓控制分布式電源相比于電流時分布式電源抑制電壓波動效果明顯，電壓調(diào)節(jié)能力更強。用改進遺傳算法求解地區(qū)電網(wǎng)的動態(tài)無功優(yōu)化調(diào)度策略

5、結語

由于分布式電網(wǎng)并網(wǎng)運行對傳統(tǒng)電網(wǎng)具有較大影響，本文在根據(jù)分布式電源并網(wǎng)控制特性，將分布式電源分為電壓控制型分布式電源與無功補償性分布式電源，將其與傳統(tǒng)電壓無功控制相結合，使網(wǎng)損降低，將電網(wǎng)電壓波動抑制，建立動態(tài)數(shù)學模型，通過遺傳算法對調(diào)度策略進行改進。在優(yōu)化策略下網(wǎng)損有效降低，電網(wǎng)電壓平穩(wěn)，電壓控制分布式電源的電網(wǎng)動態(tài)無功優(yōu)化調(diào)度能力較強，使分布式電源的作用充分發(fā)揮。

參考文獻

[1]陳蘇聲，動態(tài)電網(wǎng)環(huán)境下分布式電源產(chǎn)品并網(wǎng)性能測試研究. 上海市，上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術研究院，2018-09-09.

[2]王遐龍. 微電網(wǎng)動態(tài)調(diào)度多目標優(yōu)化管理研究[D].江蘇科技大學，2018.