薛濤　湯亞芳

【摘 要】分布式電源的選址與定容是一個(gè)重要的研究課題。本文以配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)損耗費(fèi)用和分布式電源的運(yùn)行費(fèi)用最小為優(yōu)化目標(biāo)建立了分布式電源的優(yōu)化選址定容模型，應(yīng)用遺傳算法進(jìn)行求解。通過(guò)實(shí)際算例表明，本文采用的優(yōu)化模型有助于得到合理的分布式電源接入位置和容量方案。

【關(guān)鍵詞】分布式電源；配電網(wǎng)；選址與定容

【Abstract】Reasonable location and sizing of DG in the distribution system are very important. With the minimum cost of distribution system loss cost and distributed generation as the optimization object， location and capacity of distributed generation optimization using genetic algorithms.And through the actual example shows that， the method can get a reasonable location and sizing of distributed generation scheme.

【Key words】Distrobuted generation；Distributed system；Location and sizing

0 引言

分布式發(fā)電（Distributed Generation，簡(jiǎn)稱DG）是指將發(fā)電系統(tǒng)以小規(guī)模（發(fā)電功率在數(shù)千瓦至50MW的小型模塊）、分散式的方式布置在用戶附近，可獨(dú)立地輸出電能的系統(tǒng)[1]。分布式電源接入配電網(wǎng)，對(duì)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓、線路潮流、短路電流、網(wǎng)絡(luò)可靠性等都會(huì)帶來(lái)影響，其影響程度與分布式電源的位置和容量密切相關(guān)。因此，合理的選擇分布式電源的位置和容量非常重要[2]。

基于分布式電源對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃的重要影響，本文在分布式電源的位置和容量均不確定的情況下，考慮以配電網(wǎng)網(wǎng)損最小和DG的運(yùn)行費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，建立了含分布式電源選址與定容的多目標(biāo)規(guī)劃模型[3]，并用遺傳算法對(duì)分布式電源的位置和容量進(jìn)行優(yōu)化，得到分布式電源的優(yōu)化配置方案。

1 含DG的配電網(wǎng)規(guī)劃模型

2 含DG的配電網(wǎng)潮流計(jì)算

接入配電網(wǎng)中的分布式電源所采用的模型，既可以簡(jiǎn)化成PV節(jié)點(diǎn)、也可以是PQ節(jié)點(diǎn)，本文將其簡(jiǎn)化成具有恒定功率因數(shù)的PQ節(jié)點(diǎn)[4]。由于分布式電源一般靠近負(fù)荷中心，所以假設(shè)分布式電源的位置在負(fù)荷節(jié)點(diǎn)上。本文對(duì)接入分布式電源的配電網(wǎng)采用前推回代法進(jìn)行潮流計(jì)算[5]，這種潮流計(jì)算方法首先假定各節(jié)點(diǎn)電壓均等于根節(jié)點(diǎn)電壓，從末端節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，由己知的各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率、節(jié)點(diǎn)電壓，向輻射狀配電網(wǎng)始端推算各支路的電流以及始端功率。然后由始端向末端推算各節(jié)點(diǎn)電壓，如此重復(fù)以上過(guò)程直至迭代收斂為止。

3 分布式電源選址與定容的求解

由于遺傳算法具有較好的全局搜索性能、搜索過(guò)程不容易陷入局部最優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)，考慮分布式電源選址定容的特點(diǎn)，本文采用遺傳算法求解分布式電源的位置與容量。

3.1 遺傳算法

遺傳算法[6]是一種模仿生物界自然選擇和自然遺傳機(jī)制的隨機(jī)搜索算法，它通過(guò)某種編碼技術(shù)，作用于稱為染色體的數(shù)字串，對(duì)由這些串組成的群體的進(jìn)化過(guò)程進(jìn)行模擬，并通過(guò)有組織的、隨機(jī)的信息交換來(lái)重組那些適應(yīng)性好的串，生成新一代群體。遺傳算法以其簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、不依賴問(wèn)題模型等特性，已在函數(shù)優(yōu)化等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

（1）染色體編碼

（2）遺傳操作

遺傳算法包括三個(gè)基本操作：選擇、交叉、變異。通過(guò)以適應(yīng)度函數(shù)為依據(jù)，對(duì)群體進(jìn)行這三個(gè)操作步驟，實(shí)現(xiàn)個(gè)體之間的信息交換與重組，使群體的適應(yīng)度不斷提高，最終得到全局最優(yōu)解。本文采用的三種遺傳算子如下。

由以上所得的表1和表2可以看出，含DG的配電網(wǎng)總費(fèi)用低于不含DG配網(wǎng)的總費(fèi)用，說(shuō)明僅考慮DG運(yùn)行費(fèi)用和網(wǎng)損費(fèi)用的情況下，按此方案在這個(gè)配電網(wǎng)中接入分布式電源后系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性較好。對(duì)接入分布式電源的配電網(wǎng)，網(wǎng)損費(fèi)用比不接入分布式電源的配電網(wǎng)低，其主要原因是分布式電源接入電網(wǎng)后改善了配電網(wǎng)的潮流分布，從而使系統(tǒng)網(wǎng)損減少。

從圖3中的遺傳算法迭代曲線可以看出，使用遺傳算法對(duì)本文目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，種群平均適應(yīng)度值雖然局部波動(dòng)比較大，但整體呈下降收斂趨勢(shì)，表明應(yīng)用遺傳算法對(duì)本文目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化取得了比較好的效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文應(yīng)用遺傳算法對(duì)配電網(wǎng)中分布式電源的選址與定容進(jìn)行優(yōu)化，以配電網(wǎng)的最小網(wǎng)絡(luò)損耗費(fèi)用，分布式電源的運(yùn)行費(fèi)用最小為優(yōu)化目標(biāo)，并通過(guò)以IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)系統(tǒng)為算例，驗(yàn)證了通過(guò)遺傳算法優(yōu)化DG選址與定容方案，可以有效降低系統(tǒng)網(wǎng)損，提高分布式電源帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]唐小波，徐青山，唐國(guó)慶.基于“負(fù)荷質(zhì)心”的分布式電源并網(wǎng)優(yōu)化配置[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2011，31（2）：12-16.

[2]陳琳，鐘金，倪以信，等.聯(lián)網(wǎng)分布式發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行研究[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31（9）：26-31.

[3]鄭漳華，艾芊，顧承紅，等.考慮環(huán)境因素的分布式發(fā)電多目標(biāo)優(yōu)化配置[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2009，29（13）：23-28.

[4]范明天.配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)電力出版社，1999.

[5]張立梅，唐巍.計(jì)及分布式電源的配電網(wǎng)前推回代潮流計(jì)算[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，25（8）：123-130.

[6]王成山，陳愷，謝瑩華，鄭海峰. 配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃中分布式電源的選址和定容[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，30（3）：38-43.

[責(zé)任編輯：劉帥](méi)

【摘 要】分布式電源的選址與定容是一個(gè)重要的研究課題。本文以配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)損耗費(fèi)用和分布式電源的運(yùn)行費(fèi)用最小為優(yōu)化目標(biāo)建立了分布式電源的優(yōu)化選址定容模型，應(yīng)用遺傳算法進(jìn)行求解。通過(guò)實(shí)際算例表明，本文采用的優(yōu)化模型有助于得到合理的分布式電源接入位置和容量方案。

【關(guān)鍵詞】分布式電源；配電網(wǎng)；選址與定容

【Abstract】Reasonable location and sizing of DG in the distribution system are very important. With the minimum cost of distribution system loss cost and distributed generation as the optimization object， location and capacity of distributed generation optimization using genetic algorithms.And through the actual example shows that， the method can get a reasonable location and sizing of distributed generation scheme.

【Key words】Distrobuted generation；Distributed system；Location and sizing

0 引言

分布式發(fā)電（Distributed Generation，簡(jiǎn)稱DG）是指將發(fā)電系統(tǒng)以小規(guī)模（發(fā)電功率在數(shù)千瓦至50MW的小型模塊）、分散式的方式布置在用戶附近，可獨(dú)立地輸出電能的系統(tǒng)[1]。分布式電源接入配電網(wǎng)，對(duì)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓、線路潮流、短路電流、網(wǎng)絡(luò)可靠性等都會(huì)帶來(lái)影響，其影響程度與分布式電源的位置和容量密切相關(guān)。因此，合理的選擇分布式電源的位置和容量非常重要[2]。

基于分布式電源對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃的重要影響，本文在分布式電源的位置和容量均不確定的情況下，考慮以配電網(wǎng)網(wǎng)損最小和DG的運(yùn)行費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，建立了含分布式電源選址與定容的多目標(biāo)規(guī)劃模型[3]，并用遺傳算法對(duì)分布式電源的位置和容量進(jìn)行優(yōu)化，得到分布式電源的優(yōu)化配置方案。

1 含DG的配電網(wǎng)規(guī)劃模型

2 含DG的配電網(wǎng)潮流計(jì)算

接入配電網(wǎng)中的分布式電源所采用的模型，既可以簡(jiǎn)化成PV節(jié)點(diǎn)、也可以是PQ節(jié)點(diǎn)，本文將其簡(jiǎn)化成具有恒定功率因數(shù)的PQ節(jié)點(diǎn)[4]。由于分布式電源一般靠近負(fù)荷中心，所以假設(shè)分布式電源的位置在負(fù)荷節(jié)點(diǎn)上。本文對(duì)接入分布式電源的配電網(wǎng)采用前推回代法進(jìn)行潮流計(jì)算[5]，這種潮流計(jì)算方法首先假定各節(jié)點(diǎn)電壓均等于根節(jié)點(diǎn)電壓，從末端節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，由己知的各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率、節(jié)點(diǎn)電壓，向輻射狀配電網(wǎng)始端推算各支路的電流以及始端功率。然后由始端向末端推算各節(jié)點(diǎn)電壓，如此重復(fù)以上過(guò)程直至迭代收斂為止。

3 分布式電源選址與定容的求解

由于遺傳算法具有較好的全局搜索性能、搜索過(guò)程不容易陷入局部最優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)，考慮分布式電源選址定容的特點(diǎn)，本文采用遺傳算法求解分布式電源的位置與容量。

3.1 遺傳算法

遺傳算法[6]是一種模仿生物界自然選擇和自然遺傳機(jī)制的隨機(jī)搜索算法，它通過(guò)某種編碼技術(shù)，作用于稱為染色體的數(shù)字串，對(duì)由這些串組成的群體的進(jìn)化過(guò)程進(jìn)行模擬，并通過(guò)有組織的、隨機(jī)的信息交換來(lái)重組那些適應(yīng)性好的串，生成新一代群體。遺傳算法以其簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、不依賴問(wèn)題模型等特性，已在函數(shù)優(yōu)化等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

（1）染色體編碼

（2）遺傳操作

遺傳算法包括三個(gè)基本操作：選擇、交叉、變異。通過(guò)以適應(yīng)度函數(shù)為依據(jù)，對(duì)群體進(jìn)行這三個(gè)操作步驟，實(shí)現(xiàn)個(gè)體之間的信息交換與重組，使群體的適應(yīng)度不斷提高，最終得到全局最優(yōu)解。本文采用的三種遺傳算子如下。

由以上所得的表1和表2可以看出，含DG的配電網(wǎng)總費(fèi)用低于不含DG配網(wǎng)的總費(fèi)用，說(shuō)明僅考慮DG運(yùn)行費(fèi)用和網(wǎng)損費(fèi)用的情況下，按此方案在這個(gè)配電網(wǎng)中接入分布式電源后系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性較好。對(duì)接入分布式電源的配電網(wǎng)，網(wǎng)損費(fèi)用比不接入分布式電源的配電網(wǎng)低，其主要原因是分布式電源接入電網(wǎng)后改善了配電網(wǎng)的潮流分布，從而使系統(tǒng)網(wǎng)損減少。

從圖3中的遺傳算法迭代曲線可以看出，使用遺傳算法對(duì)本文目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，種群平均適應(yīng)度值雖然局部波動(dòng)比較大，但整體呈下降收斂趨勢(shì)，表明應(yīng)用遺傳算法對(duì)本文目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化取得了比較好的效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文應(yīng)用遺傳算法對(duì)配電網(wǎng)中分布式電源的選址與定容進(jìn)行優(yōu)化，以配電網(wǎng)的最小網(wǎng)絡(luò)損耗費(fèi)用，分布式電源的運(yùn)行費(fèi)用最小為優(yōu)化目標(biāo)，并通過(guò)以IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)系統(tǒng)為算例，驗(yàn)證了通過(guò)遺傳算法優(yōu)化DG選址與定容方案，可以有效降低系統(tǒng)網(wǎng)損，提高分布式電源帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]唐小波，徐青山，唐國(guó)慶.基于“負(fù)荷質(zhì)心”的分布式電源并網(wǎng)優(yōu)化配置[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2011，31（2）：12-16.

[2]陳琳，鐘金，倪以信，等.聯(lián)網(wǎng)分布式發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行研究[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31（9）：26-31.

[3]鄭漳華，艾芊，顧承紅，等.考慮環(huán)境因素的分布式發(fā)電多目標(biāo)優(yōu)化配置[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2009，29（13）：23-28.

[4]范明天.配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)電力出版社，1999.

[5]張立梅，唐巍.計(jì)及分布式電源的配電網(wǎng)前推回代潮流計(jì)算[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，25（8）：123-130.

[6]王成山，陳愷，謝瑩華，鄭海峰. 配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃中分布式電源的選址和定容[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，30（3）：38-43.

[責(zé)任編輯：劉帥](méi)

【摘 要】分布式電源的選址與定容是一個(gè)重要的研究課題。本文以配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)損耗費(fèi)用和分布式電源的運(yùn)行費(fèi)用最小為優(yōu)化目標(biāo)建立了分布式電源的優(yōu)化選址定容模型，應(yīng)用遺傳算法進(jìn)行求解。通過(guò)實(shí)際算例表明，本文采用的優(yōu)化模型有助于得到合理的分布式電源接入位置和容量方案。

【關(guān)鍵詞】分布式電源；配電網(wǎng)；選址與定容

【Abstract】Reasonable location and sizing of DG in the distribution system are very important. With the minimum cost of distribution system loss cost and distributed generation as the optimization object， location and capacity of distributed generation optimization using genetic algorithms.And through the actual example shows that， the method can get a reasonable location and sizing of distributed generation scheme.

【Key words】Distrobuted generation；Distributed system；Location and sizing

0 引言

分布式發(fā)電（Distributed Generation，簡(jiǎn)稱DG）是指將發(fā)電系統(tǒng)以小規(guī)模（發(fā)電功率在數(shù)千瓦至50MW的小型模塊）、分散式的方式布置在用戶附近，可獨(dú)立地輸出電能的系統(tǒng)[1]。分布式電源接入配電網(wǎng)，對(duì)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓、線路潮流、短路電流、網(wǎng)絡(luò)可靠性等都會(huì)帶來(lái)影響，其影響程度與分布式電源的位置和容量密切相關(guān)。因此，合理的選擇分布式電源的位置和容量非常重要[2]。

基于分布式電源對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃的重要影響，本文在分布式電源的位置和容量均不確定的情況下，考慮以配電網(wǎng)網(wǎng)損最小和DG的運(yùn)行費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，建立了含分布式電源選址與定容的多目標(biāo)規(guī)劃模型[3]，并用遺傳算法對(duì)分布式電源的位置和容量進(jìn)行優(yōu)化，得到分布式電源的優(yōu)化配置方案。

1 含DG的配電網(wǎng)規(guī)劃模型

2 含DG的配電網(wǎng)潮流計(jì)算

接入配電網(wǎng)中的分布式電源所采用的模型，既可以簡(jiǎn)化成PV節(jié)點(diǎn)、也可以是PQ節(jié)點(diǎn)，本文將其簡(jiǎn)化成具有恒定功率因數(shù)的PQ節(jié)點(diǎn)[4]。由于分布式電源一般靠近負(fù)荷中心，所以假設(shè)分布式電源的位置在負(fù)荷節(jié)點(diǎn)上。本文對(duì)接入分布式電源的配電網(wǎng)采用前推回代法進(jìn)行潮流計(jì)算[5]，這種潮流計(jì)算方法首先假定各節(jié)點(diǎn)電壓均等于根節(jié)點(diǎn)電壓，從末端節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，由己知的各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率、節(jié)點(diǎn)電壓，向輻射狀配電網(wǎng)始端推算各支路的電流以及始端功率。然后由始端向末端推算各節(jié)點(diǎn)電壓，如此重復(fù)以上過(guò)程直至迭代收斂為止。

3 分布式電源選址與定容的求解

由于遺傳算法具有較好的全局搜索性能、搜索過(guò)程不容易陷入局部最優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)，考慮分布式電源選址定容的特點(diǎn)，本文采用遺傳算法求解分布式電源的位置與容量。

3.1 遺傳算法

遺傳算法[6]是一種模仿生物界自然選擇和自然遺傳機(jī)制的隨機(jī)搜索算法，它通過(guò)某種編碼技術(shù)，作用于稱為染色體的數(shù)字串，對(duì)由這些串組成的群體的進(jìn)化過(guò)程進(jìn)行模擬，并通過(guò)有組織的、隨機(jī)的信息交換來(lái)重組那些適應(yīng)性好的串，生成新一代群體。遺傳算法以其簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、不依賴問(wèn)題模型等特性，已在函數(shù)優(yōu)化等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

（1）染色體編碼

（2）遺傳操作

遺傳算法包括三個(gè)基本操作：選擇、交叉、變異。通過(guò)以適應(yīng)度函數(shù)為依據(jù)，對(duì)群體進(jìn)行這三個(gè)操作步驟，實(shí)現(xiàn)個(gè)體之間的信息交換與重組，使群體的適應(yīng)度不斷提高，最終得到全局最優(yōu)解。本文采用的三種遺傳算子如下。

由以上所得的表1和表2可以看出，含DG的配電網(wǎng)總費(fèi)用低于不含DG配網(wǎng)的總費(fèi)用，說(shuō)明僅考慮DG運(yùn)行費(fèi)用和網(wǎng)損費(fèi)用的情況下，按此方案在這個(gè)配電網(wǎng)中接入分布式電源后系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性較好。對(duì)接入分布式電源的配電網(wǎng)，網(wǎng)損費(fèi)用比不接入分布式電源的配電網(wǎng)低，其主要原因是分布式電源接入電網(wǎng)后改善了配電網(wǎng)的潮流分布，從而使系統(tǒng)網(wǎng)損減少。

從圖3中的遺傳算法迭代曲線可以看出，使用遺傳算法對(duì)本文目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，種群平均適應(yīng)度值雖然局部波動(dòng)比較大，但整體呈下降收斂趨勢(shì)，表明應(yīng)用遺傳算法對(duì)本文目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化取得了比較好的效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文應(yīng)用遺傳算法對(duì)配電網(wǎng)中分布式電源的選址與定容進(jìn)行優(yōu)化，以配電網(wǎng)的最小網(wǎng)絡(luò)損耗費(fèi)用，分布式電源的運(yùn)行費(fèi)用最小為優(yōu)化目標(biāo)，并通過(guò)以IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)系統(tǒng)為算例，驗(yàn)證了通過(guò)遺傳算法優(yōu)化DG選址與定容方案，可以有效降低系統(tǒng)網(wǎng)損，提高分布式電源帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]唐小波，徐青山，唐國(guó)慶.基于“負(fù)荷質(zhì)心”的分布式電源并網(wǎng)優(yōu)化配置[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2011，31（2）：12-16.

[2]陳琳，鐘金，倪以信，等.聯(lián)網(wǎng)分布式發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行研究[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31（9）：26-31.

[3]鄭漳華，艾芊，顧承紅，等.考慮環(huán)境因素的分布式發(fā)電多目標(biāo)優(yōu)化配置[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2009，29（13）：23-28.

[4]范明天.配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)電力出版社，1999.

[5]張立梅，唐巍.計(jì)及分布式電源的配電網(wǎng)前推回代潮流計(jì)算[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，25（8）：123-130.

[6]王成山，陳愷，謝瑩華，鄭海峰. 配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃中分布式電源的選址和定容[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，30（3）：38-43.

[責(zé)任編輯：劉帥](méi)