張　寧

(青島大學(xué) 自動化與電氣工程學(xué)院，山東 青島 266071)

0　引　言

目前全世界的供電系統(tǒng)主要采用集中式單一供電方式，但隨著用電需求規(guī)模的不斷擴(kuò)大，集中供電系統(tǒng)的環(huán)境破壞、資源浪費(fèi)、可靠性差等缺點(diǎn)日益突出。人們逐漸重視分布式電源的發(fā)展，其一般直接接入到配電網(wǎng)中，能夠?qū)τ脩暨M(jìn)行高效、清潔、經(jīng)濟(jì)的供電。分布式電源高效、穩(wěn)定的特性讓電網(wǎng)日益趨于智能化，逐漸增加了電能資源的利用率，避免了資源浪費(fèi)。近年來，大量的分布式電源并入到了配電網(wǎng)中，其滲透率也在逐步增加，對配電網(wǎng)尤其是配電網(wǎng)電壓方面造成了諸多影響。國內(nèi)外學(xué)者就分布式電源對電力網(wǎng)絡(luò)的電壓影響和其電壓優(yōu)化控制方法進(jìn)行了大量的研究，對我國今后分布式電源的快速發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1　分布式發(fā)電對配電網(wǎng)電壓的影響因素

隨著分布式電源滲透率的逐步增加，產(chǎn)生了諸多電能方面的問題，如電壓波動和電壓閃變。世界各國在分布式發(fā)電方面開展了廣泛研究，學(xué)者們?nèi)娣治隽似鋵ε潆娋W(wǎng)造成的電壓影響。分布式發(fā)電對配電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響因素，可以歸結(jié)為下列幾點(diǎn)：

(1)分布式電源接入位置的不同

運(yùn)用Matlab仿真軟件對不同接入點(diǎn)進(jìn)行仿真分析，根據(jù)仿真結(jié)果得出，分布式電源在配電網(wǎng)中接入點(diǎn)的不同，對系統(tǒng)中電壓分布所產(chǎn)生的影響差別較大。當(dāng)DG越來越靠近系統(tǒng)母線時(shí), 其對電壓分布所產(chǎn)生的影響也越來越?。划?dāng)DG接到線路中的末節(jié)點(diǎn)時(shí), 將提高該節(jié)點(diǎn)局部的電壓，甚至可能超出額定電壓，嚴(yán)重制約了用戶日常生活；而且此位置的分布式電源從運(yùn)行中退出，將使線路末端的電壓產(chǎn)生較大的變動，從而產(chǎn)生了電壓閃變等一系列的問題。DG接入到饋線中間時(shí)將在線路中間產(chǎn)生較大局部電壓。通過仿真研究發(fā)現(xiàn)，將分布式電源接入到末節(jié)點(diǎn)會產(chǎn)生諸多弊端，因此可以將其接入到線路中間的位置或位置組合[1]。

(2)分布式電源容量的不同

將分布式電源簡化為恒功率的靜態(tài)模型。通過理論和仿真分析，采用疊加原理來計(jì)算饋線中的電壓分布，計(jì)算得出未接入和接入DG時(shí)配電網(wǎng)饋線中的電壓分布。當(dāng)接入的DG容量變大時(shí)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)中電壓會被抬升很高，電壓改善的效果也更為顯著。如果接入的DG容量過大，將引起功率倒流，局部電壓在DG并入處最高。如果接入的DG容量不斷增大，超過一定程度，電壓水平會超過國家電網(wǎng)所限定的范圍，從而會發(fā)生電壓越限。發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)采取降低分布式電源的容量等方式，以保證線路上的電壓平穩(wěn)。

(3)分布式電源的滲透率

DG的滲透率和接入點(diǎn)都直接影響著線路中的電壓分布。當(dāng)DG接入點(diǎn)不變時(shí)，其滲透率能夠決定電壓支撐，當(dāng)滲透率越來越高時(shí)，它對電壓支撐的作用則越來越大，因此電壓分布也將越來越高。當(dāng)DG逐漸靠近系統(tǒng)末端時(shí)，線路中的電壓受其滲透率的影響也會越來越大，當(dāng)其逐漸靠近系統(tǒng)母線時(shí)，線路中電壓受其滲透率的影響也將會越來越小?？紤]到滲透率對電壓分布的影響，應(yīng)作出合理的規(guī)劃，從而保證線路能安全穩(wěn)定高效的運(yùn)行[2]。

(4)分布式電源的功率因數(shù)

發(fā)電方式的不同決定了DG的功率因數(shù)不同，其功率因數(shù)超前或者滯后對配電網(wǎng)的電壓分布會造成不同的影響。將DG的容量和接入點(diǎn)固定，改變其功率因數(shù)，對電壓分布的影響通過仿真進(jìn)行分析。當(dāng)其功率因數(shù)從超前到滯后時(shí)，分布式電源將由無功負(fù)荷變成了無功電源，饋線中無功功率不斷下降，電壓的損耗也在下降，電壓不斷升高。將超前和滯后的分布式電源進(jìn)行比較，會發(fā)現(xiàn)功率因數(shù)超前的DG對電壓分布所產(chǎn)生的影響較小，而功率因數(shù)滯后的DG產(chǎn)生的影響較大[3]。

2　配電網(wǎng)電壓優(yōu)化控制方法

(1)改進(jìn)的模擬退火優(yōu)化算法

由于遺傳算法擁有的局部搜索能力比較弱，卻具有較好的搜索總體能力；而模擬退火算法搜索總體水平相對較弱，大大限制了其運(yùn)算水平，因此可以把這兩種方法進(jìn)行結(jié)合，取各自優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行相互彌補(bǔ)，從而研究出了更為高效的算法——模擬退火優(yōu)化算法。在初始種群的生成方面，改進(jìn)了適應(yīng)度的計(jì)算，通過選擇、交叉、變異等操作，并對多目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化問題采用了自適應(yīng)權(quán)重和方法。 改良的模擬退火遺傳算法可以收斂于全局最優(yōu)解，而且其收斂速度以及收斂穩(wěn)定性也不斷得到提升。利用變壓器分接頭和 SVC 綜合調(diào)節(jié)電壓，并且采用改進(jìn)的模擬退火優(yōu)化算法，將有效減少系統(tǒng)中所產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)損耗，使線路中的電壓分布得到改善，對提高電能的質(zhì)量起到較好的作用，并且提升了運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)性[4]。

(2)MPC電壓優(yōu)化控制

分析配電網(wǎng)中DG對有功、無功電壓所進(jìn)行的調(diào)節(jié)，研究出了一種采用模型來預(yù)測未來一定時(shí)間內(nèi)的變化來對電壓進(jìn)行優(yōu)化控制。運(yùn)用計(jì)算得出各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓靈敏度，然后構(gòu)建每個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓的預(yù)測模型，提前獲知每個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓的波動情況，并且根據(jù)MPC的滾動優(yōu)化和反饋修正的能力，能夠在極大程度上限制DG的隨機(jī)波動性對配電網(wǎng)電壓所產(chǎn)生的影響，從而可以對電壓實(shí)行更好、更經(jīng)濟(jì)的控制，為以后DG接入電網(wǎng)中對其電壓進(jìn)行控制提供參考[5]。

(3)DEIWO算法無功優(yōu)化

入侵雜草算法是一種簡單而高效率的智能優(yōu)化算法。與其他算法相比，它擁有不錯(cuò)的隨機(jī)性和自適應(yīng)性，并且其結(jié)構(gòu)比較簡單、收斂速度很快，所以該算法在多個(gè)領(lǐng)域中得到推廣，而且得到了比較好的反響。但該算法也容易導(dǎo)致局部的最優(yōu)和收斂的精確度較低等一系列缺點(diǎn)，所以運(yùn)用了差分進(jìn)化算法加以改進(jìn)。以IEEE33節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)對其進(jìn)行仿真，通過分析得知，運(yùn)用DEIWO算法進(jìn)行優(yōu)化，使節(jié)點(diǎn)的電壓水平獲得了有效提升，但與此同時(shí)并沒有發(fā)生節(jié)點(diǎn)電壓越限的情況，系統(tǒng)電壓的水平也基本上接近系統(tǒng)的額定電壓。

3　結(jié)　論

本文介紹了分布式電源影響配電網(wǎng)電壓的主要因素，給出了對配電網(wǎng)電壓所進(jìn)行的優(yōu)化控制方法。在分布式電源逐漸規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化的今天，在對其面臨的問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，與我國目前電網(wǎng)的現(xiàn)狀相結(jié)合，提出了合理的建議，為我國以后分布式電源的快速發(fā)展和智能化電網(wǎng)的構(gòu)建提供借鑒。

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