基于優(yōu)化粒子群算法和分布式電源配置模型的電能質(zhì)量研究

［關(guān)鍵詞］電壓質(zhì)量；分布式；優(yōu)化配置；風(fēng)力；光伏

［中圖分類(lèi)號(hào)］TM73 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）11–0143–03

機(jī)器學(xué)習(xí)中的粒子群算法（Particle SwarmOptimization，PSO）模擬鳥(niǎo)群共享信息進(jìn)行覓食的方法，可尋找到問(wèn)題的最優(yōu)解。PSO 算法中粒子具有全局搜索能力，通過(guò)信息共享和迭代找到全局最優(yōu)解，擅長(zhǎng)處理資源的最優(yōu)調(diào)度，適用于計(jì)算分布式電源最優(yōu)配置策略，但PSO 算法容易限于局部最優(yōu)解。因此，對(duì)PSO 進(jìn)行隨機(jī)變異改進(jìn)，提出基于改進(jìn)PSO 的分布式電源優(yōu)化配置模型，通過(guò)模型計(jì)算出分布式電能并網(wǎng)的最優(yōu)策略，提升系統(tǒng)的電能質(zhì)量。

1基于改進(jìn)PSO算法的分布式電能優(yōu)化配置模型構(gòu)建

1.1基于隨機(jī)變異的粒子群優(yōu)化算法

光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電分別受光照和風(fēng)力影響，極大地提升了分布式電源并網(wǎng)的優(yōu)化配置難度。PSO 算法中粒子在搜索空間中游走，通過(guò)更新個(gè)體極值和全局極值來(lái)更新自己的速度和位置。個(gè)體極值代表粒子自己找到的最優(yōu)解，而全局極值代表的則是全局最優(yōu)解，粒子通過(guò)信息共享找到全局最優(yōu)解。將PSO 算法運(yùn)用于分布式電源并網(wǎng)的目標(biāo)函數(shù)，可找到分布式電源并網(wǎng)的最佳策略。PSO 算法中速度的更新公式見(jiàn)下式：

2分布式電源優(yōu)化配置模型對(duì)電能質(zhì)量的影響

2.1網(wǎng)絡(luò)損耗情況分析

分布式的風(fēng)力和光伏電源受風(fēng)速和日照強(qiáng)度的影響，具有出力不穩(wěn)的特點(diǎn)，研究通過(guò)改進(jìn)PSO算法計(jì)算分布式電源并網(wǎng)的優(yōu)化配置策略，以提高電能質(zhì)量。為驗(yàn)證分布式電能優(yōu)化配置模型對(duì)電能質(zhì)量影響情況，對(duì)模型進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。仿真試驗(yàn)以IEEE33節(jié)點(diǎn)的配電系統(tǒng)進(jìn)行，負(fù)荷功率設(shè)置為4369 kVA，無(wú)功功率為2300kvar，有功功率為3715 kW，三項(xiàng)功率基準(zhǔn)值設(shè)置為10MVA，網(wǎng)絡(luò)首端基準(zhǔn)電壓設(shè)置為12.66 kV。另外，在仿真試驗(yàn)中將分布式電源的輸出功率設(shè)置為系統(tǒng)總負(fù)荷的27%，即分布式電源的總有功功率小于等于1090 kVA。分布式電源的并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)定為PQ 節(jié)點(diǎn)，分布式電源的單位容量為1 000 kVA，有功功率為92 kW，功率因素為0.92。在上述參數(shù)設(shè)定情況下，試驗(yàn)通過(guò)分布式電源優(yōu)化配置模型計(jì)算出分布式電源的接入策略，對(duì)電力系統(tǒng)是否存在分布式電源并網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)損耗情況進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1中，在沒(méi)有接入分布式電源的情況下，各節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)損耗最低值為0.12 kW，網(wǎng)絡(luò)損耗的最高值為74.53 kW。節(jié)點(diǎn)3、節(jié)點(diǎn)4 和節(jié)點(diǎn)5 的網(wǎng)絡(luò)損耗值較高，均在20 kW 以上，最高網(wǎng)絡(luò)損耗出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)5。接入優(yōu)化后的分布式電源后，所有節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)損耗值均較未接入前有所降低。其中，節(jié)點(diǎn)3、節(jié)點(diǎn)4 和節(jié)點(diǎn)5 的網(wǎng)絡(luò)損耗值分別降低了11.48kW、6.54 kW 和43.21 kW。由此可知，通過(guò)分布式電源并網(wǎng)的優(yōu)化配置，能夠有效降低系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗。

2.2節(jié)點(diǎn)電壓質(zhì)量情況分析

為進(jìn)一步分析分布式電源并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響，在相同試驗(yàn)條件下，測(cè)試系統(tǒng)的電壓質(zhì)量變化情況。電力系統(tǒng)分布式電源并網(wǎng)前后電壓變化情況如圖2所示。

圖2（a）中，在沒(méi)有分布式電源接入電力系統(tǒng)的情況下，電力系統(tǒng)中的33個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓的平均值為0.9414 V。其中，節(jié)點(diǎn)1 至節(jié)點(diǎn)18 電壓呈現(xiàn)逐漸下降的情況，在節(jié)點(diǎn)19 處電壓值陡增至0.9832V，之后節(jié)點(diǎn)19 至節(jié)點(diǎn)33 電壓值逐步降低。接入優(yōu)化后的分布式電源后，所有節(jié)點(diǎn)的電壓值均較未接入有所提高。其中，電壓值最低節(jié)點(diǎn)18和節(jié)點(diǎn)33電壓值提升最明顯，圖2（b）中，在接入分布式電源后，電力系統(tǒng)的電壓平均值為0.9657 V。另外，從圖2 中可以看出接入分布式電源和與未接入的電壓變化相似，離系統(tǒng)電源越近的節(jié)點(diǎn)，電壓值越高，遠(yuǎn)離系統(tǒng)電源的節(jié)點(diǎn)，電壓呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

3結(jié)束語(yǔ)

分布式電源大量并網(wǎng)，出力不均的新能源電力對(duì)電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量具有較大影響。研究將機(jī)器學(xué)習(xí)中的PSO算法引入分布式電源優(yōu)化配置中，旨在提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量?；綪SO算法收斂能力較弱，容易陷入局部最優(yōu)解，因此，研究采取了隨機(jī)變異的方式進(jìn)行改進(jìn)。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)的電能質(zhì)量均有所提高。研究?jī)H考慮了目前應(yīng)用規(guī)模較廣的風(fēng)力和光伏電源，未考慮其他分布式電源。后續(xù)將對(duì)地?zé)崮?、生物質(zhì)能等分布式電源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量影響進(jìn)行繼續(xù)研究。