电网规划中分布式电源的选址和定容研究

电网规划中分布式电源的选址和定容研究

李婷婷

国网四川省电力公司大英县供电分公司四川遂宁629000

摘要：分布式发电是当前配电网运行和规划的重要影响因素，分布式电源会导致运行的电力网负荷预测、近长远规划、因之影响，使得配网规化考虑的因素更多，规划的难度和精度更难以掌控。本文考虑了配电网规划期间负荷动态增长的情况，根据电网负荷总量确定待建分布式电源的总容量，在分布式电源点位、数量和单个电源容量均不确定的情况下，以电网升级及维护费用成本、电网网损费用和分布式电源运行费用为子目标建立可变权重的归一化目标函数，应用改进的自适应多种群遗传算法对分布式电源的位置和容量进行优化，得到分布式电源选址和定容的最优解。

关键词：分布式电源；选址；配电网；增容

1引言

分布式发电西南水电发电基地、新疆光伏发电基地等逐步介入大电网。分布式发电指的是中小型发电装置以分散的方式分布在输配网架结构节点处，独立运行为小范围供电区域提供电能。随着配网规模的扩大，分布式电源技术的逐步成熟，分布式电源能有效缓解地区供电压力。但是分布式电源介入对配网的电压、质量、潮流、整定等带来不同的影响，最大的影响因子则是分布式电源的分布位置和装机容量。如果并入分布式电源则对规划人员是较大的考验。

西南地区，特别是四川地区，配电线路供电半径较大，分布式电源的介入能有效缓解供电半径问题，从而有效提升供电质量，解决低电压、三相不平衡等异常情况。另一方面也减少投资，缓解当前电力过度投资。但是分布式电源的分布不合理则导致电能质量剧变、配网网架某网络节点出现低电压或者过电压，使得电力系统保护增加困扰。

2分布式电源对电网的影响

当前我国大部分地区，特别是西南地区，配网系统主要为放射状结构，而分布式电源的介入则使得系统变得复杂，多电源结构、配网系统的潮流方向均不同程度的变化，配网系统的稳态电压则相应改变[1]。在配网分布式电源介入时必须充分考虑分布式电源的容量给电网系统和用户带来的影响。传统算法中潮流计算是常用的工具，但是考虑到分布式发电的季节性和自然条件适应性等因而失效。

另一方面，分布式电源在系统发生故障时。如果分布不具备低电压穿越水平，则所供线路故障重合时，会加重故障隔离段电压跌落，分布式电源不能起到电压支持作用。若分布式电源未能及时脱离配网系统更会导致非同期重合线路的保护误动作、设备运行异常，配网自动化系统崩溃等，反而增加运行风险，导致供电可靠性下降。

分布式电源带来的又一影响则是谐波问题。分布式电源本身就是一个谐波源，其次分布式电源的电力电子设备较多，稳压、整流等电力电子设备均产生一定谐波，影响电力网的安全运行。

3分布式电源的选址与定容对配电网规划的要求

分布式电源在西南地区特对大水电的发展地区有着较大的研究意义，分布式电源的介入改变了以往的传统配网规划方式和原则。规划人员需要综合考虑电网升级、线路新建、在合适位置安装合理容量的分布式电源。从而加快新能源的投入和提升电网智能水平和软实力。

分布式电源的出现使得电网、电力系统的负荷预测、负荷分布和增长的规律性、季节性等更为复杂。规划人员无法通过历史数据进行精确预测，配网的规划考虑的因素更多。随着电力改制，更多的发电企业会选择在配网系统某节点处选择分布式电源介入，需要维持当前配网系统的安全运行水平和供电质量，分布式电源的波动性会对配网结构产生较大影响。

如果在配电网架中合理布点分布式电源，当前配网能并入的分布式电源的容量大小，均需要规划人员去协调电源结构。因此分布式电源的广泛介入，使得当前国家能源政策、能源规划不断地渗透到含有分布式电源的大电网中，影响着规划的决策过程。在成本和效益，投入和产出、安全及质量等因素中充分考虑，需要合理的算法去寻求最优方案。

4基于自适应多种群遗传算法的分布式电源研究

遗传算法在整个建模过程中，其约束条件需自适应约束，虽然遗传操作具有随机性，但是结合历史数据，来进一步推测遗传下一代的期望值，从而逐步避免随机搜索寻找最优集。这样遗传一代代进化，自适应约束直至收敛到一个最适应的群体，从而完成建模得到问题的最优解。

在分布式电源容量以及选址时，配网规划的目标解是一个多元化问题，数个多目标模型中的目标函数会相互矛盾和制约，从而使得函数的收敛性不满足要求。本文结合配网系统的运行水平及负荷增长，在满足模型约束的前提下，将配网运行成本、升级成本、电网系统的损耗、以及建成的分布式电源的建设维护运行费用等作为约束函数，构建多个经济目标函数。再使用改进的遗传算话对多个群种进行迭代，在成本、维护、收益等条件约束下，迭代遗传，得到分布式电源选址和定容的合理方案。

式中为电网运行总费用，即归一化目标函数，为配电网线路升级及电网维护费用，为分布式电源的运行总费用，为电网网络损耗费，为权重因子，三者总和为1。

分布式电源的介入，由于分布式电源受季节、自然条件、分布点规模等引起配网系统的波动。供电部门需要结合运行水平进行分布式电源的容量和电源点控制，如果单台分布式发电电源容量过大，启停点击则对配网用户造成短暂的电压偏离。所以建模时候需要充分考虑分布式电源出力的约束，即定容的考虑，一般分布式电源在配网大电网的容量占比不应超过运行容量的10%。

5结论

优化后的自适应遗传算法能有效将对象多目标化，从而针对性的建立多个约束函数，针对每个群种进行自适应评价，使得函数尽量合理。突破了仅仅考虑单一群体导致的信息考虑不完善、不充分。多种群的遗传算法避免了单一适应局限问题，使得函数尽可能最优的收敛从而得到最优解。同时优化后的算法应尽量避免多目标的过早收敛，通过适应性评价达到Pareto解。

配电网的潮流负荷受到分布式电源的冲击反映比较敏感，线路的负载能力也约束了分布式电源的启运。通过最优的遗传算法得到的最优的分布式电源布点方案将处在线路敷设通道的中末短。而分布式电源对电网的规划和深度升级又有着投资、运行、成本等较大影响。在算法中考虑及不考虑分布式电源，结果偏差很大。要充分考虑分布式电源发电给大电网带来的经济、社会效益，从而配网中对分布式电源进线定容和选址是具备可行条件的。

参考文献；

[1]王成山，陈恺，郑海峰．配电网扩张规划中分布式电源的选址和定容[J]，电力系统自动化，2006，30（3)：38-43

[2]莫颖涛．分布式发电及其对系统规划的影响．[D]浙江大学硬士学位论文．2012

[3]余健明，吴海峰．基于改进多种群遗传算法的配电网规划[J]，电网技术，2005，29（7)：36-40