秦玉書 朱丹

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040）

淺析分布式發(fā)電機(jī)在配電網(wǎng)中的優(yōu)化配置

秦玉書 朱丹

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040）

配電網(wǎng)是協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)同步發(fā)展的公共基礎(chǔ)設(shè)施，在技術(shù)革新和投資力度增大的雙重推動(dòng)下，我國(guó)配電網(wǎng)的優(yōu)化發(fā)展取得優(yōu)異成績(jī)。分布式發(fā)電機(jī)是配電網(wǎng)的核心組成之一，在分布式發(fā)電機(jī)接入配電網(wǎng)時(shí)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)傳輸損耗產(chǎn)生一定的影響，其影響程度主要取決于分布式發(fā)電機(jī)在配電網(wǎng)中的所處位置和注入容量。本文敘述了分布式發(fā)電機(jī)的概念和特點(diǎn)，提出對(duì)分布式發(fā)電機(jī)在配電網(wǎng)中的優(yōu)化配置研究，為電力技術(shù)的發(fā)展提供理論參考。

分布式 發(fā)電機(jī) 配電網(wǎng) 配置應(yīng)用

1　分布式發(fā)電的概念和特點(diǎn)

分布式發(fā)是與傳統(tǒng)的大載荷、集中式相對(duì)應(yīng)而言的新式分散性發(fā)電技術(shù)，也可稱其為分布式能源利用的發(fā)電方式。與觀點(diǎn)客戶零距離、容量小、靈活可調(diào)、運(yùn)行電壓要求不高，最重要一點(diǎn)是清潔、可再生，利用沼氣、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、微型燃機(jī)、風(fēng)力、水利和天然氣等可再生能源就可實(shí)現(xiàn)發(fā)電，一般采用熱電聯(lián)動(dòng)發(fā)電方式。

分布式發(fā)電的特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）發(fā)電的目的；（2）發(fā)電裝置的安裝地點(diǎn)；（3）發(fā)電裝置的容量；（4）所發(fā)電能的覆蓋域；（5）發(fā)電技術(shù)；（6）對(duì)環(huán)境的影響；（7）運(yùn)行模式；（8）發(fā)電裝置的所有權(quán)；（9）發(fā)電量所占的份額。其中最受關(guān)注的要數(shù)（2）和（3）兩點(diǎn)，在特定的條件下鎖定分布式發(fā)電機(jī)的安裝點(diǎn)和容量配置，其中的電網(wǎng)規(guī)劃、布點(diǎn)設(shè)計(jì)和投資預(yù)算都是關(guān)注重點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注度逐年提高。

分布式發(fā)電機(jī)入網(wǎng)的準(zhǔn)確功率和地點(diǎn)算法研究可謂是難點(diǎn)。各種分布式供電源模型不斷出現(xiàn)，如基于鏈條式網(wǎng)絡(luò)、基于恒定電流的靜態(tài)負(fù)載和電流恒定的輸出式穩(wěn)態(tài)模型等。從電壓變化理論角度來(lái)分析負(fù)載平衡點(diǎn)、發(fā)電機(jī)介入的地點(diǎn)和臨界容量范圍的設(shè)定。根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分布式發(fā)電機(jī)入網(wǎng)后的影響分析，來(lái)確定分布式發(fā)電機(jī)在配電中的優(yōu)化配置，提出機(jī)遇饋線潮流圖示求得分布式發(fā)電機(jī)配置問(wèn)題。遺傳算法的優(yōu)化引入也起到了一定作用，可以將是否有功作為發(fā)電成本最小化的目標(biāo)函數(shù)，利用遺傳算法和偶然正比例反饋技術(shù)促成分布式發(fā)電機(jī)的配置，也可以結(jié)合模糊推理規(guī)律來(lái)優(yōu)化分布式發(fā)電機(jī)的配置。

算法的選定需要設(shè)計(jì)人員有專業(yè)的算法運(yùn)用能力，配置的優(yōu)化更需要相關(guān)專業(yè)人員的協(xié)調(diào)配合，如負(fù)載情況、分股格局等，配置問(wèn)題的設(shè)計(jì)方案需要復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程。

2　電網(wǎng)傳輸損耗最小目標(biāo)下單電源分布式發(fā)電機(jī)優(yōu)化配置

放射狀格局下的配電網(wǎng)，在沒有分布式電機(jī)接入的情況下，通常配電網(wǎng)絡(luò)的變壓器承擔(dān)連接負(fù)載線路和高壓級(jí)別的電源任務(wù)，并為所有負(fù)載提供電能。如圖1配電網(wǎng)潮流沿放射狀線路分布示意圖，配電網(wǎng)絡(luò)中電源附近的潮流和載荷量要大于距離較遠(yuǎn)的電源線路載荷量。這也不可避免的會(huì)增大變壓器和電源附近線路的高熱和高損耗，因此，需要對(duì)附近電網(wǎng)配置設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)配網(wǎng)接入分布式發(fā)電機(jī)時(shí)，會(huì)降低配電設(shè)施的反饋損耗，提升電網(wǎng)整體效能。

通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)梳理可以做如下假設(shè)：

（1）只考慮銅損；

（2）和有用功的傳輸比較，損耗能在配網(wǎng)中的輸送量較小，線路的損耗又由有用功流量決定；

（3）線路損耗的計(jì)算，設(shè)定反饋線路電壓隨線路輸送保持不變；

（4）負(fù)載功率各線路段分布均勻；

圖1中可以看出單一負(fù)載功率隨配電線分布均勻的呈放射狀態(tài)的配電網(wǎng)絡(luò)。流過(guò)配電線路的有用的功率表示為Pf，可以理解為以從配置網(wǎng)變壓器送達(dá)線路指定目標(biāo)的距離為變量的函數(shù)，考慮到d條件，Pf隨著變量的增大而呈下降趨勢(shì)。

這里有用功潮流Pf表示為：

式中：DG表示分布式發(fā)電機(jī)； L表示線路總長(zhǎng)度；loadp表示沿著此項(xiàng)線路的總負(fù)載量功率；1p表示單位長(zhǎng)度的負(fù)載功率；DGx表示DG接入地點(diǎn)；DGp表示DG的輸入功率。

可以采用單臺(tái)DG優(yōu)化配置方法，也可以采用多臺(tái)DG的優(yōu)化配置方法，總之，要合理利用好DG優(yōu)化配置算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的優(yōu)化。

3　改進(jìn)遺傳算法求解過(guò)程

遺傳算法是一種結(jié)合生物自然規(guī)律和遺傳原理的盲選檢索算法，不僅規(guī)劃性強(qiáng)，可靠性高，而且應(yīng)用范圍廣。本文提出對(duì)傳統(tǒng)遺傳算法的改進(jìn)，將改進(jìn)后的遺傳算法應(yīng)用到分布式發(fā)電機(jī)配置優(yōu)化中來(lái)，力求保留傳統(tǒng)遺傳算法的基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)，又將實(shí)現(xiàn)對(duì)上一代優(yōu)秀特質(zhì)復(fù)制到本代遺傳基因中來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)選擇和操作的配合使用，并引入了自適應(yīng)交叉和變異算子等方法，讓改進(jìn)遺傳算法更好的服務(wù)于分布式發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)中的分配。

（1）輸入原始數(shù)據(jù)，對(duì)分布式發(fā)電機(jī)位置和容量進(jìn)行編碼。本文算例中假設(shè)已通過(guò)分布式發(fā)電機(jī)安裝位置的優(yōu)選原則。

（2）初始化種群，按照初始種群進(jìn)行隨機(jī)潮流計(jì)算，不滿足約束條件的舍去，最終選出滿足約束條件的初代種群。

（3）計(jì)算個(gè)體的適應(yīng)度，對(duì)初代種群采用保留操作，將初代若干優(yōu)秀個(gè)體不經(jīng)過(guò)交叉、變異算子直接復(fù)制到下一代。

（4）采用輪盤盲選算子進(jìn)行選擇操作，再進(jìn)行自適應(yīng)交叉、多變異位自適應(yīng)變異操作，并計(jì)算隨機(jī)潮流，不滿足約束條件的舍去，最終獲得新一代種群，重新計(jì)算個(gè)體的適應(yīng)度，更新種群。

（5）重復(fù)步驟3、4，直到達(dá)到最大迭代次數(shù)。

4　結(jié)語(yǔ)

分布式發(fā)電機(jī)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)已明了，本文對(duì)分布式發(fā)電機(jī)安全位置和優(yōu)化模型的探討，為配電網(wǎng)的發(fā)展提供了有利的理論方法。分布式發(fā)電機(jī)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用不僅能緩解供電節(jié)點(diǎn)電容量緊張局面，而且可以有效提高供輸送的效率。優(yōu)化模型和目標(biāo)計(jì)算為分布式發(fā)電機(jī)的優(yōu)化配置提供了新方法，接入配電網(wǎng)后對(duì)網(wǎng)損的影響，增強(qiáng)最優(yōu)方案的適應(yīng)性。

［1］張勇，吳淳.分布式發(fā)電機(jī)在配電網(wǎng)中的優(yōu)化配置［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010.6.1（11）：33-43.

［2］王成山，陳愷，謝瑩華，等.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）：38-42.