多类型分布式电源在配电网中的优化配置_付丽伟
分布式电源的配电网规划与优化运行_1
分布式电源的配电网规划与优化运行发布时间:2021-10-29T06:24:29.247Z 来源:《当代电力文化》2021年第16期6月作者:田浩[导读] 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,田浩国网冀北电力有限公司张家口市万全区供电分公司,河北省张家口市 076250摘要: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。
因此,本文对分布式电源的配电网规划的影响与优化运行方法进行分析。
关键词:分布式电源;配电网;运行;优化1分布式电源的重要性一般来说功率是从数千瓦到五百瓦左右。
这种小型电源一般是电力部门为了在用电高峰期时能够提供正常的电力资源给繁华地区的用户使用,从而采取在其地区或其周边地区安装一些小型的发电机组的措施去满足用户用电需求。
需要注意的一点是,在使用安装分布式电源的时候需要符合现有的配电网的运行要求。
这一种特殊的小型发电机组通常是由燃料电池、小型光伏发电机组、燃气轮机和燃料电池混合组成的。
分布式电源对于整个城市的供电系统能否正常地运作起着很大的作用,处于极其重要的地位。
2分布式电源对配电网规划的影响2.1配电网规划更加复杂分布式电源对配电网规划的负荷预测、目标等方面造成一定的影响。
对电力负荷预测负荷的影响:分布式电源可以满足部分偏远地区或者商业区用户需求,减少用户从配电网主网中的获电量,从而抵消电网负荷的增长。
配电网的电力负荷预测是根据配电网的增长量,如果分布式电源抵消了配电网负荷的增长,则降低了配电网的预测准确性和可靠性;分布式电源对配电网规划目标的影响主要体现在传统的配电网主要考虑配电网建设投资和运营费用,分布式电源不仅要考虑到分布式电源的投资、运行费用、配电网的投资以及运行费用,如果配电网规划中考虑到分布式电源,则要考虑到配电网对分布式电源的容纳能力。
分布式电源的配电网无功补偿优化配置
、
/ 7 :节点个数 ; C u m Ⅱ :i 点可新增电容器补偿的最大容量 。 计算方法 : ( 一) 最小负荷运行方式子模型。针对 1 0 k V配 网的实际情况 ,由 于没有可投切的 电容对补偿容量进行调整 , 当补偿容量投入使用后 , 将 在很长时 间无法更换容量 , 这样 当系统在最小负荷方式运行下 , 补偿容 量可能会超过母节点的无功流人 , 引起 网络的无功倒送 , 对整个 网络造 成危害 。 因此需要在最小负荷方式下计算补偿容量 , 使补偿 容量 满足最 小负荷方式运行条件 , 以避免无功倒送 的出现 。 因此补偿容量以及对应 的设备投资费用均在最小负荷方式下考虑。 目 标 函数 的具体表达
为一般负荷运行方式、最大负荷运行方式下 的网损 。
三、配电网无功补偿优 化配置数 学模型
配 电网无 功补偿 配置模 型如 下 :
Mi n:
F= +F 2 : K。× 抽×f+【 ( Q xc ) 】 × =K x m ×f
潮流计算方法为前推 回代法 ,因为该 方法不受潮流反 向的影响。 四 、结 论 ( 一) 通过合理的无 功补偿 , 配电网的电压质量得到明显提高 , 能 有效降低网络损耗 ,经济性 良好 。 ( 二) 使用前推回代法解决含分 布式 电源 的配 电网潮流 ,收敛性好 ,计算速度快 , 不 需要求解雅可 比矩阵 , 不受支路 R/ 较大的影响 ;对于潮流方 向没有要求 ,适合在含分布式 电源可能产生逆向潮流的配网应 用。 ( 三) 本文针对配电网的负荷 问题 , 采用多种负荷方式进行计 算 , 避免 只考虑单一负荷的片面性 和非线性负 荷预测的复杂性 , 这样在最小负荷方式下求得补偿容量使配网无 功不会 逆流 ,同时使配电网的网络损耗更切合实际 ,更加精确 。( 四 )由于分 布式电源所发出的无功可调节 , 在计算 中, 将其取为定值 , 将分 布式 电 源和与其直接连接的负荷视为一个单纯的负荷节点 ,即 P Q节点 , 从而
含分布式电源配电网无功优化研究
含分布式电源配电网无功优化研究含分布式电源配电网无功优化研究近年来,随着清洁能源的快速发展和分布式电源的广泛应用,配电网的无功优化成为提高电网能效和稳定性的重要课题。
本文将探讨含分布式电源配电网无功优化的相关研究。
首先,我们需要了解什么是无功优化。
无功优化是指通过在电力系统中调整及控制无功功率的分配,以提高电网稳定性和功率因数,降低电网损耗和负荷不平衡。
在传统的电力系统中,无功优化主要通过调整变压器和电容器的无功功率来实现。
然而,随着分布式电源的接入,传统方法已经无法满足配电网无功优化的需求。
一方面,分布式电源的接入给配电网的无功优化带来了新的挑战。
传统的无功优化主要通过调整负荷侧的无功功率来实现,然而分布式电源产生的无功功率往往是不可调的。
因此,如何综合考虑分布式电源的无功功率和负荷侧的调整策略,以实现无功优化是一个重要问题。
另一方面,分布式电源的接入也为配电网的无功优化提供了新的机会。
分布式电源可以根据需要主动地注入或吸收无功功率,因此可以作为配电网无功优化的有力工具。
通过综合考虑分布式电源的无功调整能力和无功功率需求,可以实现配电网的无功优化,提高电网的能效和稳定性。
在分布式电源配电网无功优化研究中,需要综合考虑多个因素。
首先,需要考虑分布式电源的无功潮流分配策略。
无功潮流分配策略可以根据电网的无功功率需求和分布式电源的调整能力,确定合适的无功功率分配方案。
其次,需要考虑分布式电源的运行调度策略。
运行调度策略可以根据电网的无功功率需求和分布式电源的运行状态,确定合适的无功调整策略和运行模式。
最后,还需要考虑分布式电源与传统的电源设备之间的协调调整策略。
协调调整策略可以根据电网的无功功率需求和分布式电源与传统设备的调整能力,确定合适的无功调整策略和配电网的控制策略。
为了实现分布式电源配电网无功优化,需要利用现代电力系统的信息通信技术和智能控制技术。
通过建立配电网的无功优化模型和分布式电源的调整模型,可以利用优化算法和智能控制方法,实时调整分布式电源的无功功率,以满足电网的无功功率需求和无功优化目标。
电力系统中的分布式发电与储能优化配置
电力系统中的分布式发电与储能优化配置随着能源需求的增长和对可持续能源的不断追求,电力系统正逐渐从集中式发电向分布式发电转变。
分布式发电是指将电力产生的过程从传统的中央发电厂转移到用户附近的小型发电设备,如太阳能光伏、风力发电、生物质能等。
而储能技术则可以解决可再生能源的不稳定性,并提高电力系统的可靠性和稳定性。
因此,分布式发电与储能优化配置成为电力系统中的热门话题。
分布式发电与储能技术为电力系统带来了许多优势。
首先,分布式发电减少了输电损耗,由于发电设备就近供电,电力输送的距离较短,能够避免远距离输电过程中的能量损失。
此外,分布式发电还可以减轻对传统中央电力系统的需求,减少对化石燃料的依赖,降低碳排放,有助于缓解全球气候变化问题。
另外,储能技术可以帮助平衡可再生能源的间歇性和波动性,使其更好地与电网负荷匹配。
储能设备可以在低电力需求时储存能量,并在高需求时释放出来,消除尖峰谷电需求差异,提高电力系统的供电能力和稳定性。
为了实现分布式发电与储能的最大化优势,优化配置是必不可少的。
首先,需要选择适合的发电技术。
太阳能光伏和风力发电是目前最常用的分布式发电技术。
太阳能光伏以其广泛的应用和较低的成本,成为了分布式发电中的主要选择。
风力发电则适用于气候条件适合的地区。
此外,生物质能、地热能等可再生能源也可以作为分布式发电技术的选择。
在选择合适的发电技术之后,还需要考虑储能系统的配置。
储能技术包括电池储能、压缩空气储能、储水式水泵等。
电池储能因其高能量密度和快速响应能力而成为最常用的储能技术。
另外,压缩空气储能和储水式水泵等技术也具有各自的优势和适用场景。
为了实现最佳的储能配置,需要综合考虑能量密度、充放电效率、成本等因素。
优化分布式发电与储能配置不仅可以提高电力系统的可靠性和稳定性,还可以降低电力系统的整体运行成本。
传统的中央发电厂往往需要长距离输电,输电损耗大,而分布式发电减少了输电过程中的能源损失。
与此同时,储能技术的应用可以帮助平衡电力需求与供给之间的差异,以满足用户的需求。
风电场分布式电源在配电系统中的优化配置
风电场分布式电源在配电系统中的优化配置关键词:风电场;分布式电源;配电系统;优化配置目前来看,分布式电源在日常生活中已经出现的类型就有很多种,所以,在使用分布式电源时,要科学合理的选用,才能保分布式电源发挥自身的作用。
并且,科学合理的使用分布式电源能够帮助能源提高使用效果,降低较高成本。
如果在分布电源上优化配置不正确,那么将会给电能消耗造成影响,同时还会使电源发生故障。
文章根据分布式电源在配电系统中的优化配置进行分析。
一、分布式电源与配电系统接入后会出现的影响(一)网络损害,电压系统降低分布式电源在配电系统中一旦接入,就会对网络系统造成损害,其中,还会使电压系统极大的降低效率。
便给其中配电系统接入分布式电源,其中就会产生各种变化,并且还是人为不可控制的,这些网络损耗也可能会随时增大或者随时减少,同样的线路也会造受到电流的冲击,使分布式电源发挥不了自身的效果,其次就是一些系统上的各种问题在同时引进,如果不能够对其进行完整的对接就会造成其中网络系统崩塌等现象。
此外,在传统的配电网中,正常远行状态下会使线的流入方向对电压造成降低,电压产生不了自身的作用就会逐渐降低性能,反而接上分布式电源时,各个负荷节点处的电压也可能会随时增高或者降低,所以,配电网系统与分布式电源的接入两者有着不可分割的作用。
1.电能质量,系统保护不好在配电网中接入的分布式能源,其中会使电压的发生闪动,同时还会使跟多的电压都发生一系列的电波,从而对电能的质产生一定的影响。
同时在电网系统接入后,出现的电能质量,会给电能的输出造成影响,另外,在维护上还不能深入的进行工作,这就导致在今后的电能使用上会出现电能消失甚至是电能停止工作等一系列现象,并且不能对其进行保护,产生的安全影响也是不可控制的一种因素。
此外,在配电系统中接入分布式电源之后,系统上的变电站会单向的走入负荷电线中,从而使其电线传流失去正确方向,造成电流对系统产生安全因素,另外,传统的配电系统也失去正确保护方向,其中的正确方向又相对比较敏感,有很多物件在替换电网的保护系统时又不能进行准确实施,使其直接失去了有效性,并且给系统造成严重的伤害。
配电网分布式电源双层优化配置与运行
料电池( FC) ꎬ4 种类型分布式电源的功率因数均为
0 9ꎬ按恒功率因数控制手段接入配电网ꎬ分布式电
源出力参数与投资系数见文献[13] ꎮ 结合多目标
理论的灰狼优化算法种群规模 50ꎬ截止迭代次数为
200 次ꎮ 节点电压与支路传输容量机会约束的置信
吉林 长春 130000ꎻ3 长春市南关区文化和旅游局ꎬ吉林 长春 130000)
摘 要:基于分解协调原理建立配电网分布式电源双层规划模型ꎬ上层选址模型模型应用系统各节点有功网
损灵敏度指标确定分布式电源安装位置ꎬ下层配置模型以分布式电源投资收益、有功网损和电压指标为目标
函数ꎬ采用多目标灰狼优化算法对下层模型进行求解得到最佳配置容量ꎬ以 PG&E - 69 节点配电系统为仿真
针对以上问题ꎬ本文考虑源荷侧随机性对系统
益、有功网损和电压质量的双层多目标规划模型ꎬ应
用有功网损灵敏度确定分布式电源安装位置ꎬ采用
多目标灰狼优化算法求解最佳配置容量ꎮ
综合考虑电压偏差和支路电压稳定裕度的电压
评价指标如下式:
U = α1 v1 + α2 v2
式中:α1 、α2 为权重系数ꎮ
in Distribution Network
MA Jia ̄mu1 ꎬLIU Yu ̄zhe2 ꎬLIU Ji ̄hong1 ꎬDIAO Ling1 ꎬLUO Tian ̄hao3
(1 Changchun Gaoxin Lighting Engineering Co Ltd ꎬChangchun 130000ꎬChinaꎻ2 Agricultural
i =1 j =1
(3)
式中:N、M 分别为配电网络的节点数和负荷节
论述含多种型分布式电源的配电网潮流计算 靳亚伟
论述含多种型分布式电源的配电网潮流计算靳亚伟摘要:在分布式电源系统中,主要是和大型电力供应系统发挥了相互协调和补充的作用,主要是利用现有的综合设备和资源,为用户提供电力更为可靠的应用方式。
由于分布式电源通过了并网以后,这对于电网运行的各个区域及其结构发生了很大的变化,具有一定的影响,因此分布式潮流计算起到了一定的作用,而且也是评估的重要方式作为优化电网运行的重要理论依据,通过长期的研究表明,其技术已经更加成熟,有利于快速发展。
关键词:含多种型;分布式电源;配电网;潮流计算1、分布式电源配电网潮流计算的必要性分布式发电技术(DG)环保、高效、灵活的特点使其得到了快速的发展,分布式发电技术与配电网相结合逐步成为未来电力能源系统发展的重要方向。
分布式电源一般接入的是低压配电网(380V或10kV配电网,一般低于66kV电压等级),这就导致传统的配电网从单电源结构变为了多电源结构,对于配电系统的线路潮流、网损以及电压分布等产生重要的影响,进而使得配电网的结构以及运行控制的方式都将出现较大的改变。
针对接入分布式电源的配电网研究工作中,配电网的潮流计算是一项基础性工作。
其主要依据给定网络的结构以及运行条件等,来对整个网络的电气状态进行确定,以便于对配电系统的运行状况有一个清晰的了解和评价,也是用于判断配电系统规划设计以及运行方式的合理性、可靠性以及经济性的定量依据。
同时,分布式电源接入配电网之后,也将导致配电网的短路电流出现变化,进而影响到保护整定功能。
2、DG在潮流计算中的模型针对现有配电网中几种最具代表性的DG类型,分别进行模型简化和等效节点类型分析。
2.1光伏发电系统太阳能光伏电池发出的直流电经逆变器转换成交流电后并网运行,根据逆变器所用类型可以将太阳能光伏发电并网方式分为两类:电流型逆变器并网和电压型逆变器并网。
目前,应用于配电网中的光伏发电系统多采用的是电压型逆变器并网。
其输出有功功率P以及输出电压V恒定,因此在潮流计算中可以将光伏发电系统看作PV节点。
浅谈分布式电源在配电网中的优化配置 郝爽
摘要:分布式电源(DG)是一种重要的新能源。DG与传统大电网相结合的供电方式被普遍认为是可实现安全可靠和节能减排的电力系统运行模式,这也是未来电力工业的主要发展方向。根据配电网的特点,应该寻找科学与合理的DG安装位置和容量,并尽量减少其对配电网的正常运行所带来的影响。本文就分布式电源在置通常会靠近线路的末端或者负荷较大的节点处,这样可以减少网损,DG就近供电可以更好地满足负荷的需求。而算例的结果和理论的结果相符合。而DG的接入位置和容量是否合理有效,可以根据DG接入前后的系统各项指标对比分析来得出,DG接入之后,有功损耗降低了94.5462kW,即降低了46.7%;无功损耗降低了64.3114kvar,即降低了47.93%;各节点的电压偏移总和降低了30.54%;而接入DG之后的总计费用降低了7.78万,即减少了12.53%。由此可知,按照本文的设计方案接入DG后,各节点电压偏移明显减少,配电网节点的电压水平提高很多,表明本配置方案具有合理性。
4结束语
综上所述,当大量分布式电源(DG)接入配电网后,会使配电网的支路潮流、节点电压等发生变化,在不合理的位置接入容量不合适的DG可能会导致诸如系统网损等指标的不利改变,因此要加强DG在配电网中优化配置的研究,并且进行DG优化配置时,需要综合考虑各种因素才能得到正确的优化配置结果。
参考文献:
[1]分布式电源优化重构研究现状综述[J].程新雨.通信电源技术.2017(04)
关键词:分布式电源;配电网;优化配置
1分布式电源
分布式电源装置是指功率为数千瓦至50MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源。这些电源由电力部门、电力用户或第3方所有,用以满足电力系统和用户特定的要求。如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电,节省输变电投资、提高供电可靠性等等。分布式能源系统并不是简单地采用传统的发电技术,而是建立在自动控制系统、先进的材料技术、灵活的制造工艺等新技术的基础上,具有低污染排放,灵活方便,高可靠性和高效率的新型能源生产系统。
含分布式电源的配电网电压无功优化问题研究113
含分布式电源的配电网电压无功优化问题研究摘要:现在配电网的主流分布形式主要受到已接入的大量分布式电源的影响,分布式电源又名DG(distribution generation),DG的出现对电网的电路消耗和稳定性产生了很大的影响,对此研究DG的配电网无功优化能更好的提高电网的可靠性和经济效益。
本文中通过对近年来的实验结果进行研究,论述了无功优化的含义、作用及关键点,并且介绍了接入DG的配电网无功优化的重要作用、模型和难点,分析了含分布式电源的配电网电压无功优化的发展前景。
关键字:分布式电源;配电网;无功优化分布式电源(DG)[1]是一种经济性能高的发电技术,并且发展速度越来越快,这项技术对于大电源的能源补充和电网负荷高低差的调节具有很大的作用,电网的安全性也得到提高,所以分布式电源的广泛应用给人们的生产生活中带来了很大的积极作用。
分布式电源对配电网电压有着一定的影响,其中具体如下:对于接入分布式电源的电网,在稳定线路的各负荷节点处的电压会提高,有可能造成局部节点的电压高于峰值,影响用户的使用,但是如果不接入DG,馈线的电压无法提高甚至下降,电网质量会受到影响,所以调压则是接入分布式电源后的一个重要过程。
在现实操作中,配电网中的电路负荷会发生变化,因此会造成电压的忽高忽低,为了解决这种情况,就要制定并调整负荷不断变化状态下的相应的无功优化策略,以更好的控制配电网中的电压。
含分布式电源的配电网电压无功优化问题是一个复杂的、多情况的混合非线性规划问题,包含了很多的变量问题,接下来会一一论述。
1含分布式电源的配电网无功优化的模型建立传统的电网无功优化模型的建立,目标函数一般规定为电网消耗最低,忽略了电压误差、电压稳定程度等,所以在建立含分布式电源的配电网电压无功优化模型时,目标函数中要加入节点电压误差、电压稳定程度等因素[2],也就是多目标函数,这样才可以更加透彻得了解各因素之间的联系与影响,才能更好的提高电网的稳定性与高效性。
天津地区配电网典型供电模式下分布式电源的典型接入
天津地区配电网典型供电模式下分布式电源的典型接入发表时间:2017-11-15T19:01:52.450Z 来源:《电力设备》2017年第20期作者:刘聪1 李桂鑫1 迟福建1 张金华2 徐晶3[导读] 摘要:本文在国家电网公司《配电网典型供电模式》的基础上,结合天津地区电网实际特点,将分布式电源接入的典型方案与配电网典型供电模式相结合,将标准化工作进一步深化、细化。
(1.国网天津市电力公司;2.国网天津市电力公司武清供电分公司;3.国网天津市电力公司经济技术研究院)摘要:本文在国家电网公司《配电网典型供电模式》的基础上,结合天津地区电网实际特点,将分布式电源接入的典型方案与配电网典型供电模式相结合,将标准化工作进一步深化、细化。
关键字:分布式电源;配电网;典型供电模式国家电网公司的《配电网典型供电模式》以 A+~E 类供电区划分为基础,根据不同地区电网现状及发展定位,确定电压序列模块,在A+~E 类供电区中考虑不同的地块功能划分(行政区、商贸区、居民区、开发区、高新区、工业园区、农业生产区等),提出规划区域负荷密度、供电可靠率、综合电压合格率、转供能力等技术指标,确定适合区域发展的目标网架结构,选择合适的标准化设施,同时保障不同类别电源和用户的可靠接入,从模块组中抽取各种模块,形成适应不同地区发展的配电网典型供电模式,共计28种。
1.配电网典型供电模式与分布式电源典型接入的联系1.1 A+、A类供电区天津:A+类供电区:指天津市中心市区内快速路(昆仑路、津滨大道、新泰路、志诚道、西青道、密云路、简阳道、红旗南路、黑牛城道)合围而成的地区、滨海新区的中心商务区和中新天津生态城。
A类供电区:指天津市外环线之内快速路以外的中心市区和滨海新区的塘沽城区、汉沽城区、大港城区、海滨旅游区、滨海高新区和天津经济技术开发西区。
1.分布式电源接入容量大于0.6MW时由上可知,天津的A+、A类供电区的经济社会发展较为发达,负荷密度相对较高。
含分布式电源的配电网电压功率优化调整策略
含分布式电源的配电网电压功率优化调整策略摘要:分布式电源应用是大趋势,其在配电网接入中也引发人们对配电网电压功率损耗问题的关注。
在推广分布式电源技术时应做好分布式电源配网功率损耗及其优化技术的专题研究。
本文以韶关地区为例,结合当地光伏发电实际,探讨分布式电源的配电网电压功率优化调整策略,以期为分布式电源配电网的接入提供科学指导。
在论述中先就分布式电源进行介绍,明确其对配电网电压功率的影响,在此基础上提出相应的优化调整策略。
关键词:分布式电源;配电网;功率波动;优化调整不可否认,分布式电源接入配电网是电力改革与建设的主导方向,分布式电源接入配电网优势明显,实现能量的就地平衡,也减少远距离输电导致的高昂投资和较大损耗。
但我们也应看到,分布式电源在配电网的接入也改变了传统配电网潮流单向敷设状的供电模式,因为分布式可再生能源供电的不稳定性导致功率波动明显,不仅影响分布式电源价值发挥,也对电力系统安全稳定运行产生威胁。
因此不得不探讨分布式电源配电网电压功率优化调整问题。
1分布式电源概述作为应用灵活、绿色环保的供电模式,分布式电源备受关注与青睐,其可以为传统配电系统提供有效补充,也改变原有的电网潮流分布格局,其既能降低网络损耗、改善电压水平,也对配电网的安全稳定运行造成干扰。
分布式电源装置可直接布置在配电网中或者安装于用户端口,或者安装于用户端口附近的小型发电机组上,以实现用户特殊用电需求的满足。
分布式电源也是不论规模大小,不受能源类型限制[1],便于安装的发电设施。
分布式电源具有清洁高效的应用优势,但分布式电源在接入配电网中也容易导致供电的不稳定,其能抬高电压但有时会超过电压的安全限值,退出分布式电源,但其支持的馈线电压则在一定程度上跌至额定电压偏差范围外。
此外分布式电源并网与退出受用户需求、气候要素等综合影响,电网电压波动明显,配电网电压闪变问题突出。
2含分布式电源的配电网电压功率调整策略2.1单一电压功率调整主要有发电机调压、变压器变比调压、无功功率调压等方式。
优化配电网络配置提高供电质量
优化配电网络配置提高供电质量
王志平
【期刊名称】《石油规划设计》
【年(卷),期】2007(018)002
【摘要】针对华北油田在用变压器的容量配置不合理、6(10)kV电力线路现状及存在的问题,对电力系统实施改造.通过更换变压器、低压就地补偿和高压节点补偿相结合、对配电线路进行了合理调整、优化配电网络配置等的实施,达到了节能降耗、提高供电质量的要求,取得了较好的社会和经济效益.
【总页数】2页(P44-45)
【作者】王志平
【作者单位】中国石油工程设计公司北京分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
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5.优化网络配置提高运行质量 [J], 张新华;沈刚
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含分布式电源的配电网综合优化方法研究
含分布式电源的配电网综合优化方法研究
杨晓慧;庄园;贺海;王磊
【期刊名称】《中国水能及电气化》
【年(卷),期】2012(000)009
【摘要】讨论了不同位置和容量的分布式电源并网后对配电网的影响,对含有分布式电源的配电网络无功优化进行了研究。
采用改进遗传算法,以综合经济效益最大为目标函数,将配电网中分布式电源选址定容与电容器投切相结合进行了综合优化。
实例分析结果表明,该方法能够同时实现配电网络中分布式电源最优配置和配电网无功优化,从而有效降低配电系统损耗、改善电压质量,获得更好的综合经济效益。
【总页数】7页(P28-34)
【作者】杨晓慧;庄园;贺海;王磊
【作者单位】中国平安财产保险股份有限公司北京分公司,北京100020;陕西电力职工培训中心,陕西西安710032;青海省电力公司物流中心,青海西宁810006;西北电力设计院,陕西西安710075
【正文语种】中文
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基于改进PSO算法的含分布式电源的配电网优化
基于改进PSO算法的含分布式电源的配电网优化张丽馨;刘伟【摘要】为了对含分布式电源的配电网进行规划,提出了考虑配网实际运行约束下以配电网网络损耗、电压偏移及DG投资运行成本为目标函数的多目标优化模型.采用基于Levy Flights的粒子群优化算法对所构造模型进行优化,并对33节点配网系统进行仿真.结果表明所建模型是合理的,改进的PSO算法对求解含DG的配电网多目标优化问题是有效可行的.【期刊名称】《山东理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(031)006【总页数】5页(P53-57)【关键词】分布式电源;配电网;多目标优化;PSO算法;Levy Flights【作者】张丽馨;刘伟【作者单位】山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049【正文语种】中文【中图分类】TM715分布式电源(DG)分布在用户侧,是满足用户需求并支持配网运行的环境兼容型独立发电系统[1].DG并入配电网,能够降低配网网损,提高电力系统灵活性、可靠性及其稳定运行能力[2].但与集中式大电网相比,大量DG并网不仅会改变系统的潮流分布与运行方式,增大配网保护电流,还会造成线路过电压,降低电能质量[3].在解决DG并网问题上,国内外学者多以有功网损为目标函数进行配网的单目标优化[4],无法兼顾配电网电压偏移、DG投资运行成本等重要指标,同时忽略了多类型DG配合并网问题.基于此,本文综合考虑以电压电流分布参数、安装DG容量位置、功率平衡等为配网拓扑约束,构建计及配网网络损耗、电压偏移量及DG投资运行成本的多目标多约束优化模型[5].目前,多采用启发式算法如PSO 算法解决配网规划问题,但PSO算法中粒子的“惰性”较高.为求解所建模型,本文采用改进的PSO算法,该算法能够兼顾种群各个粒子的能力,跳出局部最优,克服PSO算法搜索效率低的缺点.在33节点配网系统中,通过对DG并网前后配电网状态、单目标与多目标优化及算法改进前后的优化结果进行比较,表明所提模型及算法在实现DG并网的综合效益最大化具有一定现实意义.1.1 多类型DG的数学模型DG并网后,其并网节点无法等效于传统节点.根据DG并网运行情况以及出力特性,可将DG并网节点分为PQ型、PV型以及PI型三种类型.根据文献[6-7]构建这三种节点类型的DG数学模型.1.2 含DG的配网多目标函数模型以配网网损、电压偏移量、DG投资运行成本为目标函数,构建含DG的配网多目标多约束函数模型.1.2.1 网损目标函数模型DG并入配电网,通过减小线路潮流流动来减小配电网网络损耗.网损函数为式中:Ploss为网络损耗;L为系统支路数;ri为第i条支路电阻;Pi为第i条支路末端有功功率;Qi为第i条支路末端无功功率;Ui为第i条支路末节点电压. 1.2.2 电压偏移函数模型节点电压偏移指标是表征配网系统实际运行情况的基本指标,因此以DG并网后电压偏移量为目标函数式中:ΔU为电压偏移量;N为配电网节点数;UiN为节点额定电压.1.2.3 DG投资运行成本函数模型DG并网后,在保证电力系统稳定的前提下,尽量使DG投资运行成本最小,故以其投资运行成本为目标函数式中:CDG为投资运行成本;Tmax1为最大年发电时间;η为功率因数;SDG为容量;c1、c2、c3分别为投资、运维及燃料费用;r为年利率;m为使用年限.1.2.4 多目标归一化函数模型将网损目标函数、电压偏移函数及DG投资运行成本函数归一化,构造多目标归一化函数模型式中:F为多目标归一化函数模型;CL为配电网网损费用;CU为电压偏移指标费用;Tmax2为最大年负荷利用小时数;c4、c5分别为单位电价及电压偏差特征指标价格;Svd为电压偏差指标;wi为权重系数.1.3 系统约束条件1.3.1 节点电压约束式中Uimax、Uimin为节点电压的上下限.1.3.2 电流约束Ii≤Iimax式中:Ii为支路电流;Iimax为支路电流上限.1.3.3 功率平衡约束式中:PD、QD为配电网电源的有功、无功功率;PDG、QDG为并网DG的有功、无功功率;Pload、Qload为系统负荷消耗的有功、无功功率.1.3.4 DG容量约束式中:NDGi为第i个节点安装数量;Nimax为第i个节点允许安装最大数量;NDGT为配电网安装的总数量;NTmax为配电网允许安装的最大总数量;SDGi为第i个节点安装DG容量大小;Simax、Simin为第i个节点允许安装DG容量最大值与最小值;SDGT为配电网并网DG总容量;ST为配电网总负荷容量.2.1 PSO算法基本原理PSO算法是一种通过模拟鱼群和鸟群等群居动物的简化社会行为而发展起来的启发式算法.相较于其它的启发式算法如遗传算法,PSO算法求解效率高、稳定性高,具有一定的抗干扰能力.PSO算法以其优越的全局搜索特性和快速收敛特性,在解决电力系统负荷经济分配、电网规划等问题中得到了成功的应用.j维空间中的粒子是做随机运动的.随机初始第i个粒子的速度vi,j=(vi,1,vi,2,…,vi,j)和位置xi,j=(xi,1,xi,2,…,xi,j),粒子通过个体最优解pi,j=(pi,1,pi,2,…,pi,j)及全局最优解gj=(g1,g2,…,gj)来更新自己的速度和位置.公式如下:式中:w为惯性权重;c1和c2为学习因子;r1和r2为0到1之间均匀分布的随机数;t为迭代次数.在PSO算法中,每一代种群中的粒子随当前的最优粒子在解空间中搜索,只能学习当前最优粒子的信息而忽略种群中其它粒子的信息,无法保证种群多样性,当求解复杂的多模态高维优化问题时,PSO算法易出现陷入局部最优解、求解效率降低、收敛精度不高等问题.为缓解PSO算法的上述缺点,本文提出基于Levy Flights[8]更新机制的PSO-LF算法.2.2 PSO算法的改进PSO-LF 算法是对传统PSO算法的改进.同PSO算法相一致,首先对群体粒子的位置xi,j=(xi,1,xi,2,…,xi,j)和速度vi,j=(vi,1,vi,2,…,vi,j)进行随机初始,将各粒子适应度最优的位置存放于pi,j中,将所有pi,j中适应度最优的位置存放于gj中.然后,80%的粒子采用PSO算法的更新方式,20%的粒子采用Levy Flights的更新方式,将各粒子当前适应度与其之前最优位置的适应度作比较,如果较好,更新pi,j,将当前全部pi,j中粒子适应度与gj中粒子适应度作比较,如果较好,更新gj.下面介绍Levy Flights的更新方式.Levy随机分布通常以简化形式出现:式中:si,j为j维空间中第i个粒子的随机步长值,在解空间中,由于Levy Flights 方差的变化速度快于布朗运动方差σ2(si,j)~si,j的变化速度,因而Levy Flights比布朗运动的搜索效率还要更高.下式为Levy Flights方差σ2(si,j)~si,j3-β;1<β≤2LevyFlights的随机步长si,j可由下式得到μ和v从以下正态分布中获得μ~N(0,σμ2),v~N(0,σv2)σμ,σv可由下式得到式中,Γ为伽马函数.随后,粒子将通过Levy Flights的随机步长si,j移动更新至下一个点:xi,j(t+1)=xi,j(t)+si,j在PSO-LF算法中,部分粒子采用Levy Flights的更新方式,能够平衡局部搜索及全局搜索的比例,提高搜索效率.群体粒子在解空间中进行更新时,部分粒子在最优值附近搜索,加快了局部更新速度;另外的粒子在距当前最优值较远的位置进行搜索,确保种群多样性,弥补了PSO算法易陷入局部最小值的不足.基于Levy Flights的PSO算法与群居动物的简化社会行为一致,在解决空间搜索问题上应用广泛,能得到高效的优化仿真结果.2.3 改进的PSO算法在配网规划中的实现据前文所述,将改进的PSO算法运用于配网规划中,其实现步骤如下:步骤1 设定基本参数及系统约束.确定所采用的配网系统,输入配网系统参数;根据相关规定确定DG的个数及安装位置,输入DG参数;确定PSO-LF算法的最大迭代次数tmax,令迭代次数t=0,确定粒子个数、学习因子、惯性权重系数及退火常数,输入算法基本参数;确定节点电压、功率平衡及DG容量等约束,输入系统约束条件信息.步骤2 随机初始化.群体粒子存在于一维空间中,粒子的位置xi定义为DG并网容量的大小,对群体粒子的位置xi和速度vi进行初始化,确定初代xi和vi.步骤3 评价粒子适应度,确定初代最优.利用前推回代法进行潮流计算,计算目标函数值,评价群体粒子的适应度,确定初代pi和g.步骤4 PSO-LF算法在配网规划中的运用.利用随机函数rand产生0到1之间的随机数,如果随机函数rand<0.8,转步骤5,否则转步骤6.步骤5 采用PSO算法的更新方式.用式(9)更新种群粒子的位置和速度.步骤6 采用Levy Flights的更新方式.用式(15)更新种群粒子的位置和速度.步骤7 更新pi.对比第t代各粒子位置的适应度与第t-1代pi中位置的适应度,若前者较好则更新pi.步骤8 更新g.对比第t代pi与第t-1代g中位置的适应度,若前者较好则更新g. 步骤9 令t=t+1,当t=tmax+1时,算法运行tmax次,达到最大迭代次数,此时g中粒子的位置即为PSO-LF算法得到的最优位置也即此时DG并网最优容量,通过计算得到系统约束条件下的目标函数优化值,输出优化仿真结果,否则转步骤4.PSO-LF算法流程图如图1所示.本文采用33节点配网系统进行算例分析.该系统含33个节点,32条支路,基准值为SB=100MVA,UB=10kV,系统额定电压为12.66kV,系统总负荷为3715kW+j2300kvar.该系统是由JKLYJ-240架空线组成的单辐射网络,共四条分支,其中1-18分支为最长,最大线路传输容量为10.5MVA,配网网损率约为5%.根据文献[9]的要求,10kV及以上电压等级的配网系统应接入容量为200kW以上的DG,同时限制DG并网容量不超过该并网节点的负荷容量[10],因此,只能选择24,25,32号节点作为DG并网节点,且每个节点分别安放一个DG.因此,本文将三种类型的三个DG依次接入33节点配网系统,其中DG1为PQ型,DG2为PV型,DG3为PI型,图2为其系统拓扑图.PSO-LF算法的基本参数设定:学习因子C1=C2=2.05;粒子个数为50;惯性权重系数w=0.5;退火常数为λ=0.5.在进行关于算法迭代次数的仿真试验时,观察到各目标函数在迭代到50次以内即可得到恒定的优化值,以此作为算法的收敛判据,同时确定算法最大迭代次数tmax=50,即该算法迭代50次得到的仿真结果即为最优结果.本文视上述三个单目标函数模型为同等重要,对各权重系数做等值处理,令w1=w2=w3=0.333.下文将从DG并网前后配电网优化的比较、单目标与多目标优化的比较、算法改进前后优化的比较三方面进行算例分析.3.1 DG并网前后配电网优化的比较采用PSO算法对配网系统进行仿真,由表1可看出,DG并网之后,DG投资运行成本由0万元变为438.156万元,增加了配网运行成本;而配网网损及电压偏移量显著减少,分别减少了21.6%、18.6%,说明DG的合理配置对降低配网网损、降低电压偏移有一定的作用.3.2 单目标与多目标优化的比较采用PSO-LF算法,首先对DG并网后的配网网损、电压偏移量、DG投资运行成本这三个目标函数进行优化,然后对归一化的多目标函数进行优化.优化仿真结果见表2、表3,可以看出,表2进行单目标优化,得到每个单目标函数的优化值、平均优化时间、DG1到DG3的并网容量;表3进行多目标优化,综合考虑三个指标,既可同时得到三个单目标函数的优化值,又可得到多目标函数的优化值、优化时间,还可得到DG并网容量,此容量为满足系统约束条件下的最优并网容量.多目标优化相较于单目标优化,大大缩短了优化时间,有效减少了配网网损、电压偏移量及DG投资运行成本.3.3 算法改进前后优化的比较将PSO-LF及PSO两种算法进行对比,以验证前者的优越性.表4为PSO及PSO-LF算法的多目标优化仿真结果,由该表可知:采用PSO-LF算法,有效减小了配网网损、电压偏移量以及DG运行费用.图3为两种算法在电压偏移目标函数中的比较,由图可知,PSO算法收敛速度慢、不稳定、精度不高,易陷入局部最优,而PSO-LF算法收敛速度快且有效避免过早收敛,能及时跳出局部最小值.图4为第50次迭代后的33节点配网系统电压幅值的变化,可知PSO-LF算法改善了全网电压分布,降低了电压偏移,充分说明PSO-LF算法在解决DG并网的合理配置问题上是可行的,在求解复杂的多模态高维优化问题时是合理的.综合考虑配电网实际运行约束条件,对含不同类型DG的配电网进行多目标优化,得到各目标函数值及DG并网的最优容量,充分说明DG并网的多目标优化对减少配网网损、DG并网成本以及降低电压偏移方面的重要意义.本文提出PSO-LF算法,改变了全局最优解的更新策略,提高了全局搜索效率.优化结果验证了PSO-LF 算法收敛精度高,不易陷入局部最优,说明该算法是可行有效的.【相关文献】[1]王瑶.分布式电源接入配电网的优化配置研究[D].昆明:昆明理工大学,2015.[2]张君则.多类型分布式电源选址定容及其优化运行研究[D].北京:华北电力大学,2015.[3]王园媛,秦文萍,李晓明.基于蚁群算法的多类型分布式电源优化配置[J].水电能源科学,2014,32(8):161-164.[4]庄园,王磊.分布式电源在配电网络中优化选址与定容的研究[J].电力系统保护与控制,2012,40(20):73-78.[5]THOMSON M,INFIELD D G. Network power-flow analysis for a high penetration of distributed generation[J]. IEEE Transactions on Power Systems,2007,22(3):1 157-1 162.[6]卢扬,吴俊勇,郝亮亮.基于改进MOBPSO算法的含分布式电源的多目标配电网重构[J].电力系统保护与控制,2016,44(7):62-68.[7]刘会家,李奔,廖小兵,等.含分布式电源的配电网快速前推回代算法[J].水电能源科学,2016,34(6):213-216.[8]朱晓恩,郝欣,夏顺仁.基于Levy flight的特征选择算法[J].浙江大学学报(工学版),2013,47(4):638-643.[9]国家电网公司.Q/GDW 480-2010 分布式电源接入电网技术规定[S].北京:中国电力出版社,2011.[10]李振.配电网中分布式电源的选址定容研究[D].南京:南京师范大学,2013.。
含分布式电源的配电网继电保护改进方案
含分布式电源的配电网继电保护改进方案刘伟;刘志杰;宋伟【摘要】在分析分布式电源对传统继电保护整定与配合关系影响的基础上,提出了一种纵联电流相位差动保护的方案,并利用正序电压与正序电流的相位作为辅助判据.该方案只需反映短路时线路两侧电流相位,与短路电流的幅值无关,不受系统振荡、过渡电阻的影响,并且方案简单,工作可靠.最后通过电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC对一个含分布式电源的10kV配电网络进行仿真实验,并与传统的电流纵差保护进行对比,验证了所提保护方案的灵敏性、速动性和有效性.%Basing on analyzing the distributed power's effect on the setting of traditional protective relaying and coordination,a scheme of longitudinal current phase differential protection was proposed,which has phase of the positive sequence voltage and the positive sequence current employed as the auxiliary criterion.The scheme,independent of the magnitude of the short circuit, reacts only to the current phase at the short circuit's both sides and is not affected by the oscillation of the power system and a large transition resistance together with simple structure and reliable operation.Making use of PSCAD/EMTDC software to simulate a 10kV distribution network with distributed power supply and comparing it with the traditional current differenti-al protection prove the sensitivity,fastness and efficiency of this proposed protection scheme.【期刊名称】《化工自动化及仪表》【年(卷),期】2018(045)001【总页数】6页(P56-61)【关键词】分布式电源;纵联电流相位保护;正序电流;正序电压;相位差【作者】刘伟;刘志杰;宋伟【作者单位】东北石油大学电气信息工程学院;东北石油大学电气信息工程学院;东北石油大学电气信息工程学院【正文语种】中文【中图分类】TM774近些年由于一次能源紧缩和环境污染问题,世界各国都在加快对可再生能源的开发和利用,分布式发电技术也因此应运而生。
电压稳定性的含分布式电源配电网多目标无功优化方案研究
电压稳定性的含分布式电源配电网多目标无功优化方案研究摘要:随着经济的快速发展和进步我国能源危机越来越严重,为了解决能源危机人们开始在配电网中加入分布式电源,但是分布式电源在使用的时候会存在一定的局限性。
本文通过分析电压稳定性的含分布式电源配电网多目标无功优化模型的建立,深入了解优化方案的内容,希望能够给电压稳定性的含分布式电源配电网发展提供一些帮助。
关键词:分布式电源;配电网;多目标无功优化引言分布式电源是发电技术中的一种,最大的特点就是经济性能高,分布式电源的出现给整个电网的安全带来非常大的帮助,目前分布式电源已经广泛的应用在人们的日常生活中。
分布式电源在应用的过程当中非常的高效且灵活,而且这种供电方式是非常绿色环保的,也符合现代社会的发展要求,使用分布式电源的供电方法能够有效地给传统的配电系统提供更加有力的补充,并且也能够改变电网的潮流分布,尤其是分布式电源在大规模的接入之后,对于整个配电网来说,能够有效地帮助电网安全稳定的运行,但是同时大规模的接入DG对于整体的配电网来说也是一个新的挑战,其中,在接入了DG之后,配电网的无功优化有效的降低了网络的损耗率,并且改善了电压的水平,受到了相关人员的广泛关注。
含有DG的配电网无功优化在数字上属于一个多变,多约束,多目标的整体规划问题,通常来说并不存在着唯一的子目标,其在存在的过程当中是一个以组作为单位的折中非劣解,一般将之称之为最优解集,近些年了,遗传算法以及粒子群算法为智能优化方法的多目标优化技术被研究人员经常的使用在电网的多目标无功率优化问题上面,并且也都取得了非常好的效果,然而,在研究时可以发现,还存在着主要的两个不足点,分别为无功优化模型当中没有考虑整个系统的电压稳定性,第二点就是求解算法的控制参数比较难,全局收敛性比较差。
一、配电网无功优化的重要性现在我国的配电网规模越来越大,配电网的结构和之前相比也变得更加的复杂。
人们的生活水平提高之后对供电质量的要求也在不断的上升。
混合输配电系统的分布式随机优化规划黎伟健
混合输配电系统的分布式随机优化规划黎伟1摘要:随着我国的综合国力在不断的加强,高比例可再生能源渗透是未来电力系统一大重要特征,其使得输配电系统间的电力电量流灵活双向、物理耦合性增强。
提出一种输配电系统的分布式随机协调优化规划方法。
考虑可再生能源出力和负荷波动不确定性,利用分解优化建模理论,在满足输配电系统间交互信息一致性的前提下,将输配电系统联合优化规划问题分解为一个输电系统规划子问题和一系列配电系统规划子问题。
对于配电系统规划子问题,基于配电系统潮流方程和约束松弛技术,构建配电系统规划的二阶锥规划模型。
采用双层循环迭代的分布式优化算法对所建模型加以求解。
分别从输、配电系统层面,通过算例对比是否考虑输配电联合下的系统规划方案验证了所提方法的有效性。
关键词:输配电系统;优化规划;分布式优化;随机规划;二阶锥松弛引言改革开放的儿十年,我国的经济得到了飞速的发展,各行各业的发展均离不开电力资源,我国电力事业随着社会经济的大好形势也呈现出一片欣欣向荣的景象。
然而,纵观我国的经济发展,东西部的差距很大,资源的分配也不是很合理, 对于中西部的很多地方来说,要想得到发展,基础设施必须要全面配套,其中电力基础便是其一。
当前,我国越来越重视电力的发展,虽然这些年我国的电力事业取得了很大进步,但是与西方诸多发达国家相比,还存在着很大差距,这其中中西部是主要差距之处。
在电力事业中,供电企业输配电工程建设成为一项重大的任务,在工程建设过程中,会出现很多急需解决的问题,以及很多突发状况,尤其是中西部险恶的自然环境,更是会加大施工的难度,这给供电企业输配电工程建设管理带来极大的难度。
1特点(I)节館,环保。
传统发电主要依靠燃料燃烧产生电能,此过程中浪费了大量热能。
而分布式发电多采用风能、太阳能、天然气等可持续发展新能源发电,降低了对现有能源的依赖以及高压输电线的损耗,在节约能源的同时也减少了有害物质的排放与电磁污染,有利于对环境的保护。
多分布式电源接入高压配电网的无功返网量优化调节方法
多分布式电源接入高压配电网的无功返网量优化调节方法田野;彭权威;雷超;廖彦洁
【期刊名称】《通信电源技术》
【年(卷),期】2018(35)9
【摘要】文中提出一种多分布式电源接入高压配电网的无功返网量优化调节方法,所建模型包含多个分布式电源的高压配电网无功分区平衡子模型.在具体在实现过程中,所建模型充分考虑了省调对无功返送总量的考核要求,优先对含多个分布式电源的高压配电网无功分区平衡进行调节.在保证系统内电压不发生越限的前提下,获取地调所辖所有220 kV变电站主变高压侧无功返送总量最少的理想潮流状态.最后,通过成都某地区实际110 kV高压配电网的仿真结果验证了该方法的有效性.【总页数】3页(P207-209)
【作者】田野;彭权威;雷超;廖彦洁
【作者单位】国网成都供电公司,四川成都610000;国网成都供电公司,四川成都610000;国网天府新区供电公司,四川成都610000;国网成都供电公司,四川成都610000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于电缆网无功潮流特性的高压配电网无功补偿方法 [J], 胡鑫;张勇军;钟红梅
2.含分布式电源的配电网无功补偿分区平衡优化调节方法 [J], 余乐;张茜;刘燕;李勇;王强钢
3.计及分布式电源接入的三相不平衡配电网无功优化研究 [J], 伍鸿兵;罗勇;王嵩;
刘捷;杜青
4.分布式电源接入的配电系统多类型无功源出力优化方法 [J], 郭清元;莫超;吴杰康;吴帆;唐惠玲;陈灵敏
5.分布式电源接入的配电系统多类型无功源出力优化方法 [J], 郭清元;莫超;吴杰康;吴帆;唐惠玲;陈灵敏
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v F (v) 1 exp[( )k ] (4) c 风力发电机的功率与风速、叶片受风面积等因
素有关,其功率
[16]
为
Pm Sv 3CP /2
(5)
式中:为空气密度,km/m3;S 为风力机的扫掠面 积;Cp 为风力机的风能利用系数,根据贝茨理论最 大可达 16/27。 另外,通过风力机组的输出功率和风速之间的 近似关系,由风速的概率分布特点得到输出功率的 随机分布特点。 与电网并联运行的风力发电系统大多采用异 步发电机,风力发电机可以简化处理为 PQ 节点。 如果风电机组中含有电容器的自动投切装置,则无 功功率为
80
付丽伟等:多类型分布式电源在配电网中的优化配置
Vol. 36 No. 1
1 不同类型 DG 模型
1.1 风力发电 一般,由于各种 DG 发电原理不同,需要的可 再生能源也不同,所以在 DG 规划阶段,需要根据 具体的地理位置、环境状况和资源分布等来确定不 同类型 DG 的出力情况,从而为不同类型 DG 的合 理选择做好铺垫。 风力发电机的输出功率受风速的影响很大,随 风速的变化而改变。而风速变化具有概率分布特 性,双参数威布尔分布被普遍认为是最适用于风速 统计特性描述的概率分布,其概率密度函数[15]为
k v k 1 v ( ) exp[ ( )k ] (1) c c c 式中:v 为风速;k、c 为威布尔分布的参数,k 为 fv (v )
形状参数,c 为尺度参数,其可由平均风速和标准 差近似算出。 k ( )1.086
1 (1 ) k 与之对应的分布函数为 c
dI (U ) I (U ) I max dU b( 1 )U max
3 仿真算例
3.1 DG 参数
Homer 软件是美国新能源实验室开发的用于
设计和优化小型发电系统软件,本文利用该软件对 山东潍坊城市配电网中的多 DG 优化配置方案进行 分析,DG 类型包括光伏发电、风力发电、微型燃 气轮机热电联供, 分布式发电系统结构如图 1 所示。
轮机的冷热电联供)的分布式发电系统进行了仿真分析,并 对风速、天然气价格以及排污处罚标准 3 变量进行了敏感 性分析,最后得到分布式发电系统的优化配置结果。分析 结果对城市大型 DG 项目规划和个人 DG 安装决策具有参考 意义。 关键词:分布式电源;配电网;敏感性分析;优化配置
0 引言
分布式发电又称分散式发电或分布式供能,一 般指将相对小型的发电装置分散布置在用户(负荷) 现场或用户附近,以充分利用各种规模不大的分 散在用户附近的可再生或非可再生能源的发电方 式[1-6]。分布式电源(distributed generator,DG)主要 有风力发电、太阳能发电、微型燃气轮机发电、燃 料电池、生物质能发电、垃圾发电、氢能源和小水 电等[7-9]。 该类新能源发电可实现低污染甚至无污染 排放,可向电网提供削峰填谷等辅助服务,并可在 一定程度上解决供电质量和供电可靠性问题[10-13]。 DG 类型很多,但进行分布式发电系统规划时如何 在众多的 DG 类型中进行合理选择,很少有文献涉 及。为此,美国新能源实验室开发了用于设计和优 化小型分布式发电系统的 Homer 软件, 其包含了一 定数量的能源组件模型,基于成本和资源可利用性 来进行适当的技术选择[14]。 本文以满足负荷增长需 求的供电公司投资和系统运行费用最小为优化目 标,对含有多种 DG 的分布式发电系统利用 Homer 软件进行仿真计算,以确定 DG 的优化配置结果, 以期为城市大型 DG 项目规划和个人 DG 安装决策 提供参考。
付丽伟 1,王守相 1,张永武 2,张成峰 2,董澎涛 2
(1.智能电网教育部重点实验室(天津大学),天津市 南开区 300072; 2.潍坊供电公司,山东省 潍坊市 261061)
Optimal Selection and Configuration of Multi-Types of Distributed Generators in Distribution Network
线性因子、额定短路电流、电池开环电压等因素,
I–U 特征等式为 I I max I max exp{U /[b( 1 )U max ] 1/ b} (7)
式中:I 为光伏阵列输出电流;U 为光伏阵列输出 电压;为光伏电池光照密度百分比;Imax 为最大电 流;b 为 I–U 特征指数常数; 为线性因子,依赖 于 Umax; Umax 为在光照强度为 100 W/m2 的情况下, 光伏电池阵列的额定开路电压。 对式(7)取微分可得
Pm o Pe
M d R dt 1 R ] R R
(10) (11)
Pmo,in Pmo,out [1
式中:Pmo 为原动机功率;Pe 为发电机输出功率;
Pmo,in、Pmo,out 分别为原动机的输入、输出功率;R、
为发电机组送、受端的角速度;M、R 为发电机转
(8)
式(8)两边同时乘以电压 U 得到 P–U 特征等式 P UI (U ) UI max UI max
exp{U /[b( 1 )U max ] 1/ b}
式中 P 为光伏阵列的总输出功率。
(9)
(2) (3)
与风力发电类似,光伏发电系统也由电容器组 投切来保证功率因数基本为常数,因此光伏发电系 统的无功功率也可由式(6)求得。 1.3 微型燃气轮机 微型燃气轮机是指功率为数百 kW 以下的以天 然气、 甲烷、 汽油、 柴油为燃料的超小型燃气轮机。 微型燃气轮机发电系统由微型燃气轮机、燃气轮机 直接驱动的内置式高速逆变发电机和数字电力控 制器等部分组成。满负荷运行时效率可达 30%,实 行热电联产或冷热电联产,效率可提高到 75%以 上。微型燃气轮机的特点是体积小、质量轻、发电 效率高、污染小、运行维护简单,其模型与集中式 发电机组相似。
第 36 卷 第 1 期 2012 年 1 月 文章编号:1000-3673(2012)01-0079-06
电 网 技 术 Power System Technology 中图分类号:TM 727 文献标0·4051
多类型分布式电源在配电网中的优化配置
矩和阻抗。
Qm Pm / tan
式中为功率因数角。 1.2 光伏发电
(6)
2 含 DG 的配电网优化配置模型
配电网规划的目的是根据电源的发展及负荷增 长情况,合理确定若干年后的目标网络结构,使其 在保证安全可靠的前提下达到经济上的优化。分布 式发电相对于传统发电具有显著的环境效益,因此
太阳能光伏电池利用半导体材料的光电效应 直接将太阳能转换为电能。考虑到太阳能光照强度 百分比、(电流–电压)I–U 曲线特征常数、I–U 曲线
FU Liwei1, WANG Shouxiang1, ZHANG Yongwu2, ZHANG Chengfeng2, DONG Pengtao2
(1. Key Laboratory of Smart Grid (Tianjin University), Ministry of Education, Nankai District, Tianjin 300072, China; 2. Weifang Electric Power Company, Weifang 261061, Shandong Province, China) ABSTRACT: The key element to determine whether distribution generator (DG) can achieve better results or not is to reasonably select and configure various types of DGs during the planning process of distributed generation system. For this purpose, firstly the output models of various DGs are built; then taking meeting the demand of load growth and minimizing the present value of annual total programmed cost of power supply company in which the environmental effects are considered as optimization objectives, the simulation analysis on distributed generation system containing various DGs such as wind power generation, photovoltaic power generation and combined cooling, heating, and power (CCHP) by micro-gas turbine is performed, and the sensitivity analysis on three variables, namely the wind speed, the price of natural gas and the punishment criteria, is conducted; finally, the optimal selection and configuration results for distributed generation system is achieved. The obtained results are available for reference to the planning for large-scale urban DG projects and the decision-making of installing individual DG system. KEY WORDS: distributed generator (DG); distributed network; sensitivity analysis; optimal selection and configuration 摘要:决定分布式电源(distributed generator,DG)发挥最大 效益的关键是在进行分布式发电系统规划时能够对众多 DG 类型进行合理的选择和配置。为此首先建立了各种 DG 的出力模型, 然后以满足负荷增长需求、 考虑环境效益的供 电公司年总规划成本现值最小为优化目标,利用 Homer 软 件对含有多种 DG(包括风力发电、 光伏发电、 采用微型燃气