分布式电源最大消纳的配电网重构机制研究

分布式电源最大消纳的配电网重构机制研究

黄小龙张跃平

（国网湖南省电力公司桂阳县供电分公司424400）

摘要：随着我国社会经济的快速发展，人们的生活质量也在不断提高，近些年来，我国能源以及环境问题引起了广泛的关注，风能、光能作为最重要的可再生能源是应对各国能源危机的主要措施，其中对于分布式可再生能源的利用是主要环节，在智能电网中，可再生能源可以将更多的分布式发电形式接入到配电网，这样就能提高配电网对分布式电源的消纳能力，将电力调度作为主要的工作需要来自各个方面技术的支撑，本文就对分布式电源最大消纳的配电网重构机制进行研究。

关键词：分布式电源；最大消纳；配电网；重构机制；分析

1.引言

21世纪是经济快速发展的时代，我国各个领域都取得了很大的进步，同时各种先进的技术也融入到了行业生产中，配电网的重构是调度部门通过改变配电网中分段以及开关的状态，对配电网的运行方式进行调整，配电网重构为调度部门提升配电网的安全性提供了保障，国内外学者都在致力于传统配电网的重构问题，并开展了大量的研究工作，主要是对各种优化算法进行说明，常见的包括有禁忌搜索方法、人工蜂群算法、遗传算法等等，主要的优化目标是有功网损最小。在配电网中开关的数量比较多，如果对各开关按照二进制粒子群算法进行编码，就会生成很大的粒子维数，对算法的搜索效率也会有一定的影响，为了保证供电的可靠性应该对配网的结构做出一定的限制，而对于分布式电源的大规模接入，研究表明也能对配电网的重构有一定的影响，通过配电网重构来分析分布式电源的具体消纳水平，本文就对分布式电源最大消纳的配电网重构机制进行具体的分析，希望能为以后该方面的工作提供一些帮助。

2.含分布式电源的配电网模型

分布式电源模型的研究，可以根据光伏发电系统作为例子，光伏发电系统由光伏阵列、最大功率控制器、逆变装置、并网控制器几部分构成，其中逆变器设置包括有启功功率以及切断功率，当逆变器进行工作的时候，就要输出的功率大于启动功率，否则逆变器就会停止工作，由于逆变器发生了一些损耗，因此逆变器模型的系数也发生了改变，这可以及时的反映逆变器的效率，光伏系统输出的无功功率，可以通过以下两种方式来得到，一是给定功率的正负与无功功率的正负一致，当为正的时候光伏系统输出无功功率，如果为负就是吸收无功功率。二是给定无功功率，这时光伏系统输出的无功功率给定值是比较小的，进行潮流计算模型的时候，应该采用分布式发电装置的高斯迭代算法进行计算，将配电系统内的元件进行分类，包括有功率转换元件与功率传输元件两部分，将功率转换元件作为有效的模型，功率传输元件就可以作为导纳矩阵，从而形成导纳Y。去掉系统中的功率可以计算出系统中节点的初值，计算功率转换元件能够输入相应的电流值，同时对方程进行求解，得出的迭代节点电压值是一定的。在判断迭代是否收敛的时候，如果收敛那么输出的潮流计算结构就需要返回，再重新输入电流值，然后继续迭代，如果达到预先设定的最大迭代次数仍然发生收敛，那么就是求解失败。

3.面向分布式电源最大消纳的配电网重构模型

3.1模型的具体求解分析

配电系统内分布式电源消纳量的最大是目标函数，在确保安全的情况下可以达到最多消纳分布式电源的目的，通过模型求解首先要做的就是优化求解算法，在遗传算法中包括了选择、交叉、变异算子等等，通过进行组合与编码就能够解决具体的问题，然后根据目标函数的大小决定个体的性能，这也是遵循优胜劣汰的原则进行的遗传进化，是一种比较智能化的优化算法。开关状态以及分布式电源都是采用的实数编码方式，需要对开关的状态进行一定的处理，并将其转化为二进制的形式，选择函数采用随机均匀分布函数的形式，将变异函数作为高斯函数，收敛条件改为个人可行，并设置出最大的迭代次数。配电网潮流计算中能够由配电系统仿真软件OpenDSS来完成，可以进行储能、光伏以及风机等方面的计算。在求解过程中，需要随着保持配电网的结构不受到破坏，配电网闭环建设开环运行，在正常的时候是呈现辐射状结构的，也称为树状运行的方式。在进行约束条件处理的情况下，要保证闭合的支路数与节点数是相等的，将生成的网络结构作为无向图进行分析，根据邻接矩阵来判断网络结构中有无环路出现，如果有环路就不满足约束条件，如果没有就满足。

3.2具体算例分析

采用IEEE33节点作为标准的算例，可以看出配电系统中有37条支路，33个节点以及5个联络开关，如果在节点18、21、32的地方接入光伏发电系统，那么在算例中遗传算法的种群规模就是40，将其判断为最优的个体，同时连续保持15代不改变，最大的迭代次数能够达到2000次，在电压约束中电压的限值是有一定的标准的，根据标准对部分内容进行调整，如果光伏的出力是2000kW，那么功率的因数就pf=1，在目前的网络结构下，就不会出现电压越限的情况，最大的电流出现在线路1-2处，最大电压出现在节点18处，配电系统的负荷由于假日的因素出现一定的下降，同时网络结构与光伏的出力也发生改变，系统的安全性发生改变之后，这些运行的约束就会被破坏，例如在节假日期间系统的总负荷会减小到3715kW+2300kvar，如果不采用其他的方式进行控制，系统内就会出现电压越限的情况，如果不对配电网进行重构，那么最大电压的节点就会出现不稳定的现象，而此时最大电压出现在节点18处，标幺值为1.07。可以看出，通过配电网重构对光伏的出力值只需要减少一点，就能满足系统的安全运行，如果与不采用配电网重构的情况进行比较，那么光伏的削减量就会明显下降，因此配电网作为一种重要的调控手段，能够提高配电网对分布式可再生能源的消纳能力。除了上面的情况，如果配电区域中负荷减小了，那么就应该及时的安排计划性的检修，从而根据提出的优化方法得到最优的结果，在区内负荷减小的情况下，就应该安排进行线路计划性的检修，同时会从一定程度上削减光伏的出力情况，这样才能确保节点电压不越限，光伏安全的容量也会比较高，与此同时，为了保证分布式光伏的消纳水平，还应该避免将检修情况安排在节假日期间，应该考虑在清晨或者是傍晚光伏出力比较低的时候进行安排。IEEE33节点系统的计算显示，对配电网进行一定的网络重构，这样就能有效提高配电网对分布式电源的应用能力，从而对配电调度的决策起到一定的指导作用。

4.结束语

综上所述，主要对分布式电源最大消纳的配电网重构机制进行分析，可以看出，配电网运行方式发生了很大的变化，调度部门应该及时的采取相应的配网重构技术，保证最大程度的消纳分布式电源出力，也能更好的保证电网的安全运行，分布式电源最大消纳配电网重构，是将电源消纳量作为最大的目标，充分考虑到节点电压的约束以及辐射状网络的运行约束，同时利用遗传算法得到最优的方案，相信在众多专业技术人员的共同努力下，未来我国配电网重构方面会取得更大的进步，迈上新的历史阶段。

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