摘 要：現(xiàn)如今，分布式電源已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)建設(shè)中，分布式電源對(duì)配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的影響。本文首先對(duì)分布式電源配置概念進(jìn)行介紹，然后對(duì)幾種分布式電源類型進(jìn)行分析，并對(duì)含分布式電源的配電網(wǎng)規(guī)劃要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究，以期為實(shí)際工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：分布式電源；分類；規(guī)劃模型；算法

中圖分類號(hào)：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）33-0117-02

1 引 言

隨著化石能源的危機(jī)和新能源發(fā)電的熱潮，分布式電源已經(jīng)逐漸受到人們的廣泛關(guān)注，不僅有利于緩解能源供應(yīng)問題，同時(shí)還能夠降低電力用戶的用電成本。分布式電源接入會(huì)增加配電網(wǎng)中的電源，同時(shí)改變配電網(wǎng)原來的單電源輻射性供電結(jié)構(gòu)，因此，對(duì)含分布式電源的配電網(wǎng)規(guī)劃要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究迫在眉睫。

2 分布式電源配置的概念

所謂分布式電源配置，就是基于滿足負(fù)荷需求的同時(shí)滿足各種技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求的前提，經(jīng)過對(duì)并入網(wǎng)絡(luò)的類別、裝配容量以及地點(diǎn)的確立，促使計(jì)劃期內(nèi)配電網(wǎng)絡(luò)可以穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，與此同時(shí)使得投資具備科學(xué)性與經(jīng)濟(jì)性。分布式電源的科學(xué)配置不僅能夠高效率的減少網(wǎng)絡(luò)耗損、提高系統(tǒng)的電壓水平，還有助于提升系統(tǒng)的平穩(wěn)性。

3 分布式能源分類

3.1 風(fēng)能發(fā)電

風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的工作原理是通過自然界中的風(fēng)能推動(dòng)風(fēng)機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，再由發(fā)電機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化電能，從而起到發(fā)電的作用。風(fēng)能屬于可再生能源，污染少，且成本低廉，因此近幾年風(fēng)能發(fā)電的應(yīng)用十分廣泛，在我國(guó)很多多風(fēng)的地區(qū)已陸續(xù)建設(shè)了不同容量的風(fēng)力發(fā)電站。

3.2 光伏發(fā)電

光伏發(fā)電指的是將太陽(yáng)能由硅電池作為能量的轉(zhuǎn)換工具，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的可再生能源發(fā)電技術(shù)。光伏發(fā)電系統(tǒng)占地少、運(yùn)行成本低、清潔環(huán)保，適用于家庭或用電量較少的用戶。

3.3 燃料電池發(fā)電

燃料電池與常見的干電池和蓄電池不同，它不是儲(chǔ)能裝置，而是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化裝置。電池在電解質(zhì)的作用下，持續(xù)向自身提供燃料及氧化劑，維持地輸出電能，如果供應(yīng)停止，則結(jié)束發(fā)電：能量轉(zhuǎn)換效率高；環(huán)境污染小且噪音低；設(shè)備可靠性高；占地少，選址靈活，且維護(hù)簡(jiǎn)便。

3.4 微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電

微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電通過燃燒燃料產(chǎn)生的蒸汽使汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能。這種發(fā)電形式所用設(shè)備輕巧靈便，發(fā)電效率高，環(huán)境污染小使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，因此陸海及軍工等多用這種方式進(jìn)行發(fā)電。

4 含分布式電源的配電網(wǎng)規(guī)劃

4.1 含分布式電源的配電網(wǎng)規(guī)劃模型

4.1.1 目標(biāo)函數(shù)

含DG的配電網(wǎng)規(guī)劃模型選用配網(wǎng)年總花費(fèi)最小為目標(biāo)函數(shù)，如下式所示：

minZcost=CDG+CL+CB-CS（1）

式中：Zcost為配網(wǎng)的年總花費(fèi)；CDG為經(jīng)過折算的DG年建設(shè)與維護(hù)費(fèi)用；CL為配電網(wǎng)的網(wǎng)損費(fèi)用；CB為配電網(wǎng)的年購(gòu)電費(fèi)用；CS為配電網(wǎng)接入DG后的財(cái)政補(bǔ)貼費(fèi)用。

后續(xù)對(duì)各目標(biāo)分量計(jì)算模型的介紹中所涉及的均為折算到每年的情況，對(duì)此不再進(jìn)行一一說明，具體模型如下：

（1）DG建設(shè)與維護(hù)費(fèi)用：

CDG= （？墜·CDGi+Ceqi）·？姿i·SDGi+？墜·Cgi（2）

式中：n為DG接入數(shù)量；

CDGi為第i個(gè)DG所需投資費(fèi)用（元/kW）；

？墜為DG固定投資平均費(fèi)用系數(shù)，？墜= ；

r為年利率；

Ceqi為第i個(gè)DG每單位電量所需維護(hù)費(fèi)（元/kW）；

SDGi為第i個(gè)DG的額定裝機(jī)容量（kVA）；

λi為第i個(gè)DG的功率因數(shù)；

Cgi為第i個(gè)DG的固定安裝費(fèi)用（元/節(jié)點(diǎn)）。

（2）配電網(wǎng)的網(wǎng)損費(fèi)用：

C = （Ce·？子max·？駐Pj）（3）

式中：m為支路數(shù)；Ce為單位電價(jià)（元/kWh）；τmax為最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)（h）；ΔPj為第j條支路的有功損耗（kW）。

（3）配電網(wǎng)購(gòu)電費(fèi)用：

CB=Ce（PW- i·SDGi）Tmax（4）

式中：PW為配電網(wǎng)總有功負(fù)荷（kW）；Tmax為最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)（h）。

（4）配電網(wǎng)接入DG后的財(cái)政補(bǔ)貼費(fèi)用：

CS=Cse· i·SDGi·Tmax（5）

式中：Cse為DG發(fā)電的單位電量財(cái)政補(bǔ)貼。

4.1.2 約束條件

（1）潮流方程約束：

PDGi-PLi=Ui Uk（Gi，kcos？啄i，k+Bi，ksin？啄i，k）QDGi-QLi=Ui Uk（Gi，ksin？啄i，k+Bi，kcos？啄i，k）（6）

式中：下標(biāo)DG為DG注入節(jié)點(diǎn)，下標(biāo)L為線路注入節(jié)點(diǎn)；Gi，k、Bi，k為支路ik上的電導(dǎo)和電納；δik為節(jié)點(diǎn)間相角差。

（2）節(jié)點(diǎn)電壓約束：

Uimin≤Ui≤Uimax（i=1，2，L，nn）（7）

式中：Uimin、Uimax分別為Ui的上下限；nn為配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)。

（3）支路電流不等式約束：

Ij≤Jjmax（j=1，2，L，nl）（8）

式中：Ijmax為第j條支路上的電流上限；nl為配電網(wǎng)支路數(shù)。

（4）分布式電源總?cè)萘考s束：

S∑DG≤SL（9）

在公式（9）中，SΣDG為DG接入的總?cè)萘浚╧VA）；SL為允許DG接入的總?cè)萘可舷蓿╧VA）。DG可能會(huì)受到光照強(qiáng)度、風(fēng)速等波動(dòng)的影響，而導(dǎo)致其輸出不穩(wěn)定，故必須對(duì)DG容量加以限制，以保證系統(tǒng)的電能質(zhì)量。

（5）各節(jié)點(diǎn)分布式電源容量約束：

SDGi≤Simax（10）

在公式（10）中，SDGi為節(jié)點(diǎn)i接入的DG容量（kVA）；Simax為節(jié)點(diǎn)i允許接入的DG容量最大值（kVA）。

該約束是由于分布式電源的啟、停不受控于調(diào)度部門。為防止某一DG啟、停對(duì)用戶用電的影響，所以必須對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)分布式電源容量進(jìn)行約束。

4.2 求解算法

鑒于遺傳算法較好的全局尋優(yōu)能力，本文采用改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法對(duì)配電網(wǎng)中DG分布進(jìn)行規(guī)劃。由于遺傳算法中的適應(yīng)函數(shù)具有非負(fù)性，故通常將所建模型的目標(biāo)函數(shù)加以變換，形成最終的適應(yīng)函數(shù)。本文配電網(wǎng)規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)為配電網(wǎng)年總花費(fèi)達(dá)到最小，因此可選擇適應(yīng)函數(shù)為：

式中：x為規(guī)劃年；f（x）為配電網(wǎng)年總花費(fèi)的實(shí)際值；Cmax為輸入值的最大值，本文取為目標(biāo)函數(shù)f（x）到目前為止最大值的1.2倍。

為通過遺傳算法尋優(yōu)獲得DG接入配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)位置和容量，建立變量C={c1，c2，L，cn}，其中編號(hào)1，2，…n表示配電網(wǎng)各變電站低壓側(cè)所對(duì)應(yīng)的所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的匯流母線，c1，c2，L，cn的數(shù)值大小表示所在節(jié)點(diǎn)DG接入的容量值。以規(guī)劃年負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果中配電網(wǎng)新增負(fù)荷總?cè)萘看_定DG接入的最大容量，以隨機(jī)產(chǎn)生的變量C為初始值，對(duì)規(guī)劃模型中DG接入位置和容量進(jìn)行辨識(shí)。

對(duì)遺傳算法求解過程做如下說明：

①初始群體生成時(shí)，需不斷對(duì)隨機(jī)產(chǎn)生的染色體（變量C）進(jìn)行校驗(yàn)和修正，使其滿足4.1節(jié)DG接入的約束條件，需在此過程中，需要剔除不符合要求的個(gè)體并重新隨機(jī)生成新的染色體。②文中遺傳算法的遺傳、交叉和變異均采用Matlab中遺傳算法ga函數(shù)的內(nèi)置算法進(jìn)行，對(duì)此不作贅述。③終止條件包含兩點(diǎn)，其一是適應(yīng)度函數(shù)滿足收斂判據(jù)，其二是迭代次數(shù)達(dá)到上限。本文設(shè)置收斂判據(jù)ε=0.0001，種群數(shù)量為100，遺傳代數(shù)最大值為20。④本文首先采用遺傳算法尋優(yōu)，確定配電網(wǎng)中DG的分布。其次對(duì)確定好DG容量和位置后的配電網(wǎng)結(jié)合潮流計(jì)算進(jìn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的規(guī)劃，得到最終的配電網(wǎng)規(guī)劃結(jié)果。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)含分布式電源接入的配電網(wǎng)規(guī)劃措施進(jìn)行了詳細(xì)探究，在具體的規(guī)劃過程中，首先需要建立含分布式電源的負(fù)荷預(yù)測(cè)模型，然后應(yīng)用遺傳算法，提供含分布式電源的配電網(wǎng)的規(guī)劃措施，提出切實(shí)可行的含分布式電源的負(fù)荷預(yù)測(cè)方案和配電網(wǎng)規(guī)劃方法。

參考文獻(xiàn)

[1]張 麗，徐玉琴，王增平，等.包含分布式電源的配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2011，26（3）：168～174.

[2]麻秀范，崔換君.改進(jìn)遺傳算法在含分布式電源的配電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2011，26（3）：175～181.

[3]鐘 清，余南華，孫 聞，等.主動(dòng)配電網(wǎng)分布式電源規(guī)劃及經(jīng)濟(jì)性分析[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2014，26（11）：82～86.

收稿日期：2018-10-10

作者簡(jiǎn)介：蔡 微（1975-），男，工程師，主要從事電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)建設(shè)等工作。