一种低压配电网中分布式电源的优化选址与定容方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于配电网规划技术领域，具体设及一种低压配电网中分布式电源的优化 选址与定容方法。
【背景技术】
[0002] 分布式电源一般是指一种分散的、非集中式的发电方式，通常指功率为几千瓦至 数百千瓦的小型、与环境兼容的发电装置，用W满足电力系统和用户特定的要求，如调峰、 为边远用户或居民区供电，能够节省供配电投资、提高供电可靠性等。
[0003] 随着电力行业在能源、环境、安全、抗攻击能力、市场竞争、企业管理等方面面临的 压力日益增大，分布式能源在某些时候或地区将逐步替代化石能源，最大限度地提高电网 体系能源效率。当大量分布式电源在随机接入或退出配电网时，对系统可靠性、继电保护、 电能质量W及系统损耗都会产生影响，且会加大系统负荷预测的难度，使配网规划过程更 加困难，因此，系统运行规划者必须重新评估分布式电源所带来的影响，W实现新的负荷预 测方法和合适的优化算法，给出DG(分布式电源；Distributed Generation)的最佳位置及 容量，如图1所示，W保证含DG的配网系统运行的安全性、可靠性和经济性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的为为了满足配网系统运行要求，提供一种低压配电网中分布式电源 的优化选址与定容方法，本发明采用W网络损耗、电压稳定度、分布式电源并网总成本为目 标函数，采用遗传算法对帝国竞争算法中的优势个体与弱势个体进行优化，求取低压配电 网中分布式电源的选址与定容的最优方案，通过罚因子调节对电压稳定性与运营费用的比 重，充分考虑了分布式电源接入电网的后对电能质量的要求与对经济性的要求，为了实现 上述发明目的，本发明采取如下解决方案：
[0005] 一种低压配电网中分布式电源的优化选址与定容方法，其特征在于：包括如下步 骤：
[0006] 步骤1 ;根据配电网结构，分布式电源位置和容量配置方案，确定配电网安全运行 约束条件，生成初始化群体；
[0007] 步骤2 ;对上述群体每个个体方案进行潮流计算，计算出各节点电压和功率值，W 网络有功损耗，电压质量函数和成本函数值作为个体势力大小，根据个体势力大小对群体 中的个体排序；
[000引步骤3 ;根据遗传算法的交叉和变异对产生的群体进行优化，生成新的群体，根据 个体势力大小进行排序；
[0009] 步骤4;重复进行改进的帝国竞争算法的竞争与同化机制，直到剩下最后一个最 优方案为止，W最终得到的方案作为配置分布式电源选址与定容的最优方案。
[0010] 优选地，利用遗传算法在群体之间进行信息交互产生新的群体，在增强群体多样 性的同时保留了优秀个体，提高算法寻优能力与精度。
[0011] 优选地，上述步骤1所述的初始化群体包括；初始化分布式电源的容量、位置与功 率因素数据、初始化无功补偿电容器的位置与容量数据。
[0012] 优选地，上述步骤2首先采用帝国竞争算法，通过计算成本函数，在初始化的群体 中寻找最优解，并进行排序，通过遗传算法对计算结果进行交叉和变异，产生新的群体，重 复帝国竞争算法，对上述新的群体寻找最优解。
[0013] 优选地，上述步骤2电压质量函数表示为：
[0014] fi+kif^+k^fs+ksfA (1)，
[0015] 式中，ki，k2，ks为罚因子，f1为有功损耗，f2为电压偏移量，fs为电压稳定度，f4为 负载平衡率。
[0016] 作为进一步优选地，所述电压质量函数包括；有功损耗，其表达式示为：
[0017]
【主权项】
1. 一种低压配电网中分布式电源的优化选址与定容方法，其特征在于：包括如下步 骤： 步骤1:根据配电网结构，分布式电源位置和容量配置方案，确定配电网安全运行约束 条件，生成初始化群体； 步骤2 :对上述群体每个个体方案进行潮流计算，计算出各节点电压和功率值，以网络 有功损耗，电压质量函数和成本函数值作为个体势力大小，根据个体势力大小对群体中的 个体排序； 步骤3 :根据遗传算法的交叉和变异对产生的群体进行优化，生成新的群体，根据个体 势力大小进行排序； 步骤4:重复进行改进的帝国竞争算法的竞争与同化机制，直到剩下最后一个最优方 案为止，以最终得到的方案作为配置分布式电源选址与定容的最优方案。
2. 根据权利要求1所述的一种低压配电网中分布式电源的优化选址与定容方法，其特 征在于：利用遗传算法在群体之间进行信息交互产生新的群体，在增强群体多样性的同时 保留了优秀个体，提高算法寻优能力与精度。
3. 根据权利要求1所述的一种低压配电网中分布式电源的优化选址与定容方法，其特 征在于：上述步骤1所述的初始化群体包括：初始化分布式电源的容量、位置与功率因素数 据、初始化无功补偿电容器的位置与容量数据。
4. 根据权利要求1所述的一种低压配电网中分布式电源的优化选址与定容方法，其特 征在于：上述步骤2首先采用帝国竞争算法，通过计算成本函数，在初始化的群体中寻找最 优解，并进行排序，通过遗传算法对计算结果进行交叉和变异，产生新的群体，重复帝国竞 争算法，对上述新的群体寻找最优解。
5. 根据权利要求1所述的一种低压配电网中分布式电源的优化选址与定容方法，其特 征在于：上述步骤2电压质量函数表示为： f1+k1f2+k2f3+k3f4 (1)， 式中，kpk2,k3为罚因子，fi为有功损耗，f2为电压偏移量，f3为电压稳定度，f4为负载 平衡率。
6. 根据权利要求1或5所述的一种低压配电网中分布式电源的优化选址与定容方法， 其特征在于：所述电压质量函数包括：有功损耗，其表达式示为：
式中，Pgni为分布式电源在第ni条馈线上的有功功率输出，Pdni为第ni条馈线的有功需 求，L为第m1条馈线的电压，Vni为第n1条馈线的电压，Yni为第ni条馈线与第m1条馈线之 间的导纳，为第mi条馈线的电压相角，Sni为第ni条馈线的电压相角，0ni为第ni条馈 线与第％条馈线之间的导纳角， 电压偏移量，其表达式为：
式中，nn为配电网总支路数；Vni为第ni条馈线的电压；VMted为第ni条馈线上的额定电 压， 电压稳定度，其表达式为：
式中，SI(r〇为电压稳定性指标，可表示为： SI(r〇 = |VJ4-4 [Pni 〇〇Rni+Qni 〇〇Xni] ? |Vmi 12-4 [Pni (r〇Rni+Qni (r〇Xni]2 (5)， 式中，L为第…条馈线的电压，PniCrii)为第叫条馈线上总的有功负荷，QniCrO为第叫 条馈线上总的无功负荷，Rni为支路i的电阻，Xni为支路i的电抗， 负载平衡率，其表达式为： ""=1
, 式中，Ini为流过支路i的电流，Iw为流过支路j的电流。
7. 根据权利要求1或4所述的一种低压配电网中分布式电源的优化选址与定容方法， 其特征在于：所述成本函数表示为：
式中，安装分布式电源之前购买电力的成本，Cf#为安装分布式电源之后购 买电力的成本，（；@为无功电容补偿器安装成本，CID(；为分布式电源安装成本，为分布 式电源运行和维护成本。
8. 根据权利要求7所述的一种低压配电网中分布式电源的优化选址与定容方法，其特 征在于，所述成本函数包括：无功电容补偿器安装成本，其表达式为：
式中，ns。为所安装的电容补偿器的数量，每年Kmi无功电源注入第n,条馈线的第i个 节点的费用，Qmi无功电源在第ni条馈线的无功输出，kdni为电容器的成本， 分布式电源安装成本，其表达式为：
式中，NDe分布式电源的总数量，CDeni为第ni条馈线的第i个节点的分布式电源安装容 量，KID(；为分布式电源的投资费用， 分布式电源运行和维护成本，其表达式为：
式中，nyr为规划年限，PW为当前价值率，Pgni为分布式电源在第ni条馈线上的有功功 率输出，KED(；为分布式电源的运行和维护费用，T是时间长度为1年， 成本节约可表示为：
式中，和C#-为安装分布式电源之前与之后购买电力的成本，Kss为市场电 价，Vss为额定电压，Iiiy.为母线注入电流。
9.根据权利要求8所述的一种低压配电网中分布式电源的优化选址与定容方法，其特 征在于，所述当前价值率PW表示为：
式中，InfR为通货膨胀率，IntR为利息率。
【专利摘要】本发明属于配电网规划技术领域，具体涉及一种低压配电网中分布式电源的优化选址与定容方法，包括以下步骤：根据配电网结构，分布式电源位置和容量配置方案，确定配电网安全运行约束条件，生成初始化群体；对上述群体每个个体方案进行潮流计算，计算出各节点电压和功率值，以网络有功损耗，电压质量函数和成本函数值作为个体势力大小，根据个体势力大小对群体中的个体排序；采用帝国竞争算法对群体进行竞争和同化，产生新的群体；根据遗传算法的交叉和变异对产生的群体进行优化，生成新的群体并进行排序；重复进行帝国竞争算法的竞争与同化机制，直到剩下最后一个最优方案为止，以最终得到的方案作为配置分布式电源选址与定容的最优方案。
【IPC分类】G06Q10-04, G06Q50-06, H02J3-46
【公开号】CN104810861
【申请号】CN201510198096
【发明人】杨艺云, 张阁, 高立克, 李克文, 俞小勇, 肖静, 吴丽芳, 肖园园, 黎玉庭, 司传涛
【申请人】广西电网有限责任公司电力科学研究院
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月23日