含多种分布式电源的配电网重构优化研究

考虑多种分布式电源（DG）的影响,形成配电网重构优化的新方法。该方法以网损期望最小为优化目标,运用以配电网环路数为抗体长度的十进制编码策略及疫苗接种策略;并将多种DG的功率计算加入改进牛拉法配电网潮流计算模型中,考虑水轮机等DG的功率可调性及风电等DG的功率随机性,得到考虑功率随机DG出力概率的网损期望;将免疫算法与邻域搜索进行融合,形成邻域搜索免疫算法,有效克服了免疫算法在迭代末期局部搜索能力差的弊端。IEEE33节点模型加入DG后计算结果表明,含多种DG的配电网通过重构可以在优化DG出力的同时实现网损期望的最小化。     

基于博弈方法的含分布式电源配电网重构优化

智能配电网的发展要求在配电网重构中充分考虑分布式电源出力的不确定性,减小失电带来的影响,保证配电网供电的可靠性和经济性。在此背景下,把分布式电源出力不确定性虚化为“大自然”的博弈策略,与调度者的拓扑优化策略先后对策,构建了以重构费用最小为目标的配电网重构序贯行动博弈模型。然后通过改进的博弈树方法对重构的博弈模型进行求解,得到考虑了分布式电源出力不确定性的配电网重构方案。最后通过对IEEE 33节点配电系统的仿真分析,验证了所提出方法的有效性,并从经济性和可靠性方面对重构方案进行了鲁棒性分析。     

考虑分布式发电波动性的有源配电网故障恢复策略

风电等分布式电源(DG)出力的波动性对配电网故障恢复产生很大影响。本文提出一种计及DG出力波动性的配电网故障恢复策略。首先为了形成合理运行的孤岛,提出一种深度优先搜索与广度优先搜索相结合的孤岛划分算法;然后提出利用拟蒙特卡洛方法模拟DG出力的波动性,建立基于机会约束规划的故障恢复重构模型,并利用NSGA2算法进行求解。最后以IEEE 33节点系统进行算例分析,结果表明本文所提方法可以充分发挥间歇性DG的最大出力,并且能在多个重构优化结果中折中出最优方案,验证了本文所提策略的有效性。     

基于改进布谷鸟算法的三相不平衡有源配电网重构

配电网间歇性分布式电源渗透率的提高和普遍的三相不平衡运行方式是配电网动态重构必须考虑的重要因素。为此,本文对考虑负荷和分布式电源出力不确定性的三相不平衡配电网重构策略进行研究。首先,通过概率模型对负荷和分布式电源出力预测误差进行合理描述,为了简化模型结合拉丁超立方采样、场景缩减进行场景构造,用几个确定的场景描述负荷和分布式电源出力的不确定性,建立了以全局综合网损最低为优化目标的三相不平衡配电网动态重构模型。其次,提出不定进制运算并引用量子位概念对传统布谷鸟算法进行改进,用以解决非线性整数优化问题,实现了配电网重构问题的快速求解。最后,通过修改的IEEE34节点算例证明了所提方法的优越性。     

计及故障重构与信息约束的有源配电网短期可靠性评估方法

配电网短期可靠性可有效反映系统的运行风险,而分布式电源出力变化、网络重构与信息系统状态都是其重要影响因素。为此,提出了计及故障重构与信息约束的有源配电网短期可靠性评估模型和方法。首先构建基于马尔可夫过程的配电网元件短期停运模型,然后建立考虑故障重构与信息物理耦合的有源配电网故障后最优负荷削减模型,提出基于有向虚拟多商品流模型的考虑故障重构与孤岛划分的最优负荷削减策略,建立适用于故障重构与孤岛划分的辐射状拓扑约束以及考虑信息系统对配电网支撑作用的信息约束,实现对故障后果的精确分析。在此基础上,提出基于模型驱动的有源配电网短期可靠性评估方法,并进一步针对基于模型驱动的方法所存在的快速性不足缺点,采用“离线建模,在线评估”思想,提出基于最小二乘支持向量机的改进短期可靠性快速评估方法,实现了短期可靠性的快速评估。基于算例分析了负荷削减策略、分布式电源出力、信息物理耦合对系统可靠性的影响,验证了所提方法的有效性以及所提负荷削减策略对可靠性提升的优越性。     

基于机会约束规划考虑DG与负荷多状态的配电网重构

分布式电源(distributed generation,DG)的大规模接入使配电网成为有源网络,风力、光伏具有出力随机的特点,传统的配电网重构方法不能完全适用含DG的配电网。考虑自然资源和负荷的随机性,依据概率密度函数分别对不可控DG和负荷建立了多状态模型,进而获得了配电系统的多状态模型。以开关状态为优化变量,高于置信水平的网络损耗最小为目标函数,节点电压和支路功率越限概率满足置信水平要求为约束条件,建立了含多种DG的配电网重构机会约束规划模型。基于生成树策略搜索网络结构,应用改进蚁群算法进行求解。算例结果验证了该模型和算法的有效性。     

计及分布式电源动态行为的配电网重构优化策略

解决分布式电源高渗透率地区电压越限的根本方法是实施合理的配电网规划。现有方法存在着人工智能算法初始域搜索半径过大以及动态时段划分与拓扑寻优分离的问题。引入半不变量法计算随机潮流来处理分布式电源动态行为带来的不确定性,并采用改进的NSGA-II算法实现配电网重构,提出了一种计及分布式电源动态行为的配电网重构概率约束优化策略和求解方法。特别提出了在网架寻优的基础上再在时间层面上依据优压参数再次整合优化来构建配电系统动态重构数学模型,最后采用嵌套基因回路搜索策略改进NSGA-Ⅱ算法并求解上述优化模型,以解决传统配电网规划中对强相关性随机变量考虑较少的不足。IEEE-33节点配电系统算例验证了所提方法的有效性。     

考虑分布式电源出力调整的多目标配电网重构

配电网重构可以提高配电网运行的经济性和安全性,而分布式电源(Distributed Generator,DG)加入配电网直接影响潮流分布,对配电网重构将产生较大影响。考虑到DG对配电网重构的影响,以开关状态、DG出力为优化变量,建立了以网络损耗、负荷均衡化率最小为目标函数的多目标优化模型。将生成树、蚁群算法和遗传算法相结合,提出了求解上述模型的多目标混合优化方法,以实现配电网结构和DG出力的协同优化。该方法利用基于生成树原理的蚁群算法对配电网结构进行优化,保证蚂蚁路径满足网络拓扑约束,有效提高了可行解的数量;采用Pareto最优遗传算法对分布式电源出力进行优化,可获得满足多目标需求的若干优化方案。仿真结果表明所提出方法能够实现DG出力和网络重构的综合优化和多目标优化。     

含随机出力分布式电源配电网的序优化重构

针对随机出力的分布式电源,准确处理出力不确定影响导致的配电网重构问题,基于置信区间合理构造配电网故障恢复的多目标函数与约束条件,提出简化的拓扑结构模型。利用序优化理论合理缩减组合优化问题的解空间。基于蝙蝠算法对由序优化理论选取的满意解在配电网重构模型中进行全局寻优,避免对孤岛内外负荷分别进行处理,在较短时间内得到更理想的最优解。通过对IEEE33算例进行仿真计算可得,该理论能体现出良好的寻优性能,从而验证其应用在含随机出力分布式电源的配电网重构优化领域的合理性与有效性。     

基于改进遗传算法的配电网优化重构

介绍配电网重构的基本原理及其研究意义,研究了遗传算法的编码并对遗传算法染色体编码进行了改进。在优化过程中采用精英策略及改进的自适应算子,加快了算法的搜索速度,有效避免了不成熟收敛。结合配电网与自适应遗传算法特点采用可操作开关集的快速环分解策略,提高了算法的搜索能力和速度。PE＆G33节点系统算例表明改进的遗传算法在配电网优化重构应用的有效性。     

Integration of Distributed Generation in Power Networks Considering Constraints on Discrete Size of Distributed Generation Units

Abstract—An optimization algorithm based on a novel discrete particle swarm optimization technique is proposed in this article for optimal sizing and location of distributed generation in a power distribution network. The proposed algorithm considers distributed generation size and location as discrete variables substantially reducing the search space and, consequently, computational requirements of the optimization problem. The proposed algorithm treats the generator sizes as real discrete variables with uneven step sizes that reflect the sizes of commercially available generators, meaning that it can handle a mixed search space of integer (generator location), discrete (generator sizes), and continuous (reactive power output) variables while substantially reducing the search space and, consequently, computational burden of the optimization problem. The validity of the proposed discrete particle swarm optimization algorithm is tested on a standard 69-bus benchmark distribution network with four different test cases. Two optimization scenarios are considered for each test case: a single objective optimization study where network real power loss is minimized and a multi-objective study in which network voltages are also considered. The proposed algorithm is shown to be effective in finding the optimal or near-optimal solution to the problem at a fraction of the computational cost associated with other algorithms.     

基于改进蚁狮优化算法的可再生能源分布式电源优化配置

分布式电源的合理规划能够降低配电网的功率损耗,针对可再生能源分布式电源规划配置问题,提出了一种基于改进蚁狮优化算法的可再生能源分布式电源优化配置方法。所提方法建立了以最小化实际功率损耗和改善配电网电压分布与电压稳定性为目标的多目标函数;利用改进蚁狮优化算法,通过模仿自然界中蚁狮的狩猎行为,统筹考虑损耗敏感系数和电压敏感系数,推导出不同类型的分布式电源单元的最佳总线位置和容量;以IEEE-33总线径向分布系统进行了仿真实验。实验结果表明,与其他算法相比,所提算法在降低功率损耗和电压分布方面更优,从而验证了所提算法的适应性和有效性。     

基于自适应模型预测控制的柔性互联配电网优化调度

针对柔性互联配电网中源荷不确定性问题,提出了一种基于改进模型预测控制的优化调度方法。建立基于模型预测控制的柔性互联配电网日内优化调度模型,采用自适应动态权重方法处理包含综合供电成本和电压偏差的多目标优化问题,在预测模型部分采用动态场景生成及K-means聚类场景削减方法对源荷预测误差进行处理,针对经典模型预测控制滚动优化部分域参数恒定问题,提出一种域参数自适应调整的滚动优化方法。通过四馈线互联的33节点系统仿真算例验证了所提优化调度方法的有效性。     

基于网损二阶灵敏度的分布式电源出力鲁棒优化方法

随着分布式电源大量分散接入配电网,一方面造成了配电网网损增加,另一方面,其出力的波动性造成了分布式电源消纳困难。为此,本文提出了基于二阶灵敏度网损的分布式电源出力鲁棒优化方法。首先,通过泰勒展开推导了基于二阶灵敏度的有功网损和无功网损计算公式,并将其嵌入到分布式电源出力优化模型中,建立了以综合网损最小和分布式电源出力最大化的优化模型;然后,采用多面体不确定性集合来描述分布式电源出力,构造了分布式电源出力的鲁棒优化模型,通过对偶变换将将鲁棒优化模型转化为确定性的二次规划模型。最后,通过70节点配电系统仿真结果表明,本文所提出的二阶灵敏度的网损计算方法误差较小,最大仅为5%,鲁棒优化方法可以通过多面体维数控制保守性,优化效率高。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

基于HSA-PSO的配电网源-储协同优化控制方法

目前通常采用增加无功补偿装置的手段来解决高渗透率分布式电源接入时的配电网电压控制及网损优化问题,而兼顾分布式电源和储能系统调节作用的控制方法较少。考虑储能系统和分布式电源的协同配合,建立以配电网电压偏差最小、有功网损最小及分布式电源消纳量最大的配电网多目标优化控制模型。有效结合和声搜索算法和粒子群优化算法,提出具有自适应能力的和声搜索-粒子群算法（HSA-PSO）对所建立的模型进行求解。通过仿真算例验证了本文优化控制方法的有效性。     

考虑运行风险的主动配电网分布式电源多目标优化配置

考虑配电网运行中的不确定性,文章通过改进蒙特卡洛法生成大量预想事故集,利用潮流计算和拓扑分析得到接入分布式电源后系统运的行风险。提出一种考虑主动配电网运行风险的分布式电源多目标优化配置模型,将主动配电网运行带来的运行风险RL与分布式电源运行成本CDG作为目标函数,采用改进的粒子群算法对多目标优化模型进行求解,获得分布式电源安装位置和安装容量以及运行风险与运行成本之间的权衡关系。仿真算例表明,所提出的考虑主动配电网运行风险的分布式电源多目标优化配置方法,与单一只考虑经济性或者可靠性的优化模型相比更加合理,适用于分布式电源的优化选址和定容,验证了该模型的可行性。     

分布式电源接入配电网的效益及重构优化策略

分布式发电技术是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式。配电网重构是提高电网运行的经济性、供电质量和安全性的重要手段,也是充分发挥分布式发电效益的重要方法,因此,找到一种适应分布式发电特点的配电网重构模型是很有必要的。文章分析了分布式发电的优势与效益,论述了常见的配电网重构模型的构建方式,结合随机潮流与多目标优化理论提出了改进的配电网重构模型,并通过算例进行验证,获得了满足多目标需求的若干优化方案。