含分布式电源的配电网运行优化方法

含分布式电源的配电网运行优化方法

刘为徐鹏程刘亚静徐巍

（国网吉林省电力有限公司四平供电公司吉林四平136000）

摘要：随着国民生活水平的不断发展，电气设备的种类和数量持续攀升，日常用电需求随之快速增长，目前国内水电资源虽然较为丰富，但其地区以及总量上分布不均匀，在部分电能供应紧张的城市或者地区，电网中设置了部分分布式电源，分布式电源具有能源转化率高，环境兼容性强的特点，但随着各类独立电源的接入，该电网的运行管理、电源质量的控制以及电源传输的损耗等个方便提出了新的需求，本文即针对上述问题提出一种新的电网运行优化方法。

关键词：电网运行；分布式电源；能源；

随着电网科技水平的进步，关于各类电源的电网并网运行中遇到的各类问题，人们提出了许多解决方案，但大多是基于已有的大规模分布电源进行研究，主要针对的是容量较大、结构较为完整的电源系统，但极少针对中小容量的分散分布电源，其主要原因是分布式电源在现有电网电源的比重、分布以及规模相对较小，虽然对电网的运行需求而言分布式电源具有不稳定性，但一般情况下不会对电网的整体运行产生过大影响，而随着城市生活以及生产中各类分布式电源的应用越来越广泛，其对未来电网的运行的影响值得思考。

分布式电源的电能供应质量是电网稳定运行中需要考虑的重要问题，但对于这个问题，现有的解决方案着重于在配电装置的协调控制以及区域电网内电压调控或者无功补偿等内容上进行操作，虽然取得了一定的效果，但相对而言，电网整体运行的稳定性、电能的利用率等方面仍有很大的改善空间。

一、含分布式电源配电网现状

（一）国内电网分布式发电技术的现状

虽然我国拥有庞大的电网以及丰富的电能资源，但受经济以及社会发展的限制，其发展速度缓慢，虽然随着现代化以及智能电网技术的不断普及，国内电网的技术水平得到长足发展，但相对于部分发达国家，国内在分布式电源的研究利用等方面仍有一定差距，目前国内能源结构的特殊性以及经济发展对能源的需求使得我国对可再生能源的需求量不断提高，分布式电源作为其中一种在未来电网的发展建设过程中必然会起到越来越重要的作用。目前国内的多个电网研究机构以及学校提出了众多的分布式能源建设和应用的技术方案，从各个方面探讨了分布式电源在其生命周期中能能会遇到的各种技术问题，为其实际应用提供了充分的理论基础。

（二）含分布式电源的配电网运行优化方法解决的技术问题

本文中含分布式电源的配电网运行优化方法采用控制分布式电源输出电流的原理，构建了含分布式电源的配电网的优化数学模型，基于该模型通过改变配电网的潮流分布以获得最小的电能损耗。根据实际配电网的结构和参数，将优化数学模型与约束条件以及目标函数相结合，建立了控制分布式电源、保证电网正常的求解方案，通过该方案的求解过程获得含分布式电源的配电网运行的最佳方案。本方案以传统的电力系统参数分析的思路为基础，通过利用数学模型对分布式电源并入电网系统后对整个系统的运行、潮流的影响进行分析计算。进而将将传统的配电网潮流分析技术与现有的含有分布式电源的配电网参数分析技术相互结合。并经过求解和分析，获得最佳的电网运行控制方法方法，通过控制分布式电源的输出参数对配电网系统内的电压等参数的影响，实现改善电网系统电能质量，简化电网优化控制的过程并提高其控制的效果。

二、含分布式电源的配电网运行优化方法

（一）含分布式电源的配电网优化数学模型的建立

配电网运行时的最优参数组合使得其运行效率达到最佳，通过使电能损耗小、相对电压变化小、负荷分布以及平衡性高，实现电网系统能够高效稳定的输送优质电能，因此配电网优化数学模型包括多个目标函数以及相应的限定条件，在实际应用过程中，根据配电网的系统结构以及网络的控制方式，对于同一个目标函数的建模往往有不同的形式，而根据不同配电网实际运行的技术需求以及限制要求，其限制条件也存在不同，通过结合实际配电网的运行数据进行数学模型的建立能够获得最佳的数据结论，对于最优问题的求解则通过静态分析或者动态分析方法来进行，对于含分布式电源的配电网，从本文的目的出发，将分布式电源的输出功率最大最为其目标函数之一，以保证分布式电源能够再配电网中实现有效的利用。解决含分布式电源配电系统运行优化方法的核心在于确定实际问题中的目标函数和约束条件，为了确定我们所需要的目标以及约束等信息，首先要根据实际配电系统的运行情况确定研究的最终目的，并利用现有的或者根据最终确定的目标以及约束构建模型。

（二）含分布式电源的配电网优化算法

分布式电源的接入，导致部分电网参数的控制分析的难度加大，基于本方案的实际需求，采用多目标下分布式电源的控制算法，具体而言是采用非支配排序遗传算法来实现。本方案中将非支配排序进行个体排序控制，结合实际的环境变化参数，实现个体目标与非支配排序层级的叠加，通过将得到的新数值进行重新排序以及非支配序列层级的优化获得多目标求解条件下最优的数据结果。

（三）含分布式电源的配电网优化算法的示例

以下以图1所示的10k千伏的辐射型配电网中加入分布式电源的配电运行中应用本方法的实际分析应用，假设系统中含有九个并联的节点，其各项参数符合《电力工程电气设计手册》的要求。将分布式电源接入配电网当中，通过负荷电流对电源的电流进行表达，即，进而计算各相邻节点的主干线电流，并利用相应的配电参数构建各目标函数以及约束函数。

图1

通过计算分布式电源介入后配电系统内的电压、网损以及其他系统潮流变化的标志参数，结合数学模型与实际电网的运行情况，确定分布式电源的控制参数以及约束条件，实现改善配电系统内电压质量。降低电网内电能损失的目的。

三、结束语

通过将传统的配电潮流思路与分布式电源的配电控制相结合，应用本文的优化方案，实现分布式电源的输出电流的控制与配电网的电压以及电能质量的关联模型的构建，为含分布式电源的配电系统提高配电供电可靠性、降低电损等目标提供控制方案，基于该优化控制方法的思路，提高了实际问题中对于优化求解的效率以及求解结果的准确性，通过将优化方案的数据结果与配电系统实际运行参数进行模糊集合处理即可求得与实际电网系统运行相匹配的最佳方案，为分布式电源在配电网系统内的应用提供研究思路。

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