寧超，張峰，唐一柱，李曉萍，王玲，張宏明

（國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司昌吉供電公司，新疆 昌吉 831100）

1 光伏電源的配電網(wǎng)綜述

1.1 光伏發(fā)電的特點(diǎn)

光伏發(fā)電具有的優(yōu)勢(shì)是其他發(fā)電所不具備的，光伏發(fā)電具有許多優(yōu)勢(shì)，如發(fā)電安全，不產(chǎn)生其他的噪音以及環(huán)境污染，使用的清潔能源效率極大地幫助我們解決了能源不足的問(wèn)題。并且由于光伏發(fā)電具有靈活性，可以根據(jù)不同地點(diǎn)不同面積建設(shè)不同的發(fā)電系統(tǒng)，使用光伏發(fā)電可以運(yùn)用到各種情況下，這樣可以保證我們供電的靈活性。

1.2 光伏發(fā)電的原理

光伏發(fā)電主要就是將光能轉(zhuǎn)化為電能，這一流程主要是通過(guò)光生伏打效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的。其主要方式就是將太陽(yáng)光照在光電二極管上，將光能轉(zhuǎn)化為電能。

主要分為以下幾個(gè)步驟：第一，太陽(yáng)光照射。第二，入射光注入電池的半導(dǎo)體，激發(fā)電子空穴對(duì)。第三，電子空穴對(duì)進(jìn)行分離，電子于空穴對(duì)集中在兩側(cè)，產(chǎn)生電場(chǎng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。第四，收集電量。

1.3 光伏電源對(duì)配電網(wǎng)的影響

隨著社會(huì)的大幅度發(fā)展，對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)的研究不斷突破，更多的光伏電源會(huì)接入傳統(tǒng)發(fā)配電網(wǎng)中，這樣原來(lái)的配電網(wǎng)必將受到以下影響。

（1）對(duì)系統(tǒng)潮流和網(wǎng)損的影響。在外面的配電網(wǎng)中，我們存在有功和無(wú)功兩種潮流傳輸，在原來(lái)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)中，對(duì)電網(wǎng)的潮流方向的有變電流向用戶端。但是，當(dāng)接入用戶端的時(shí)候，潮流的流向就不夠穩(wěn)定，這就導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定使得功率的穩(wěn)定性降低。在進(jìn)行潮流分析的時(shí)候，假設(shè)Pik為有功功率，PPV為光伏電源，它們之間的關(guān)系如下。

①Pik＞PPV時(shí)，由配電網(wǎng)向負(fù)荷供電，提供的有效功率為兩功率之差。

②Pik=PPV時(shí)，光伏電源的有功等于負(fù)電荷的有功，此時(shí)，沒(méi)有功率的流動(dòng)。

③Pik＜PPV時(shí)，由負(fù)荷向配電網(wǎng)供電，提供的效率同樣為兩功率之差。

由此可知，當(dāng)光伏電源接入配電網(wǎng)中，配電網(wǎng)的穩(wěn)定性發(fā)生改變，這就到導(dǎo)致當(dāng)要保護(hù)好配電網(wǎng)的安全時(shí)候就要確保配電網(wǎng)向電荷供電，即Pik＞PPV，要求配電網(wǎng)中縫合節(jié)點(diǎn)上接入的光伏電源的容量不可以超過(guò)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的大小。

（2）受到系統(tǒng)電壓的影響，光伏電源對(duì)配電網(wǎng)的電壓也具有較大的影響，可以改變電壓的分布、改變電壓的大小以及引起電壓的波動(dòng)。在實(shí)際的配電網(wǎng)中，負(fù)荷的有功和無(wú)功之間的變化是不穩(wěn)定的，尤其是將光伏電源接入后，電壓之間的波動(dòng)性就大大增強(qiáng)。當(dāng)然，我們可以通過(guò)改變光伏電源與負(fù)荷之間的功率的增減性來(lái)抑制波動(dòng)性的增長(zhǎng)。

（3）光伏電源對(duì)配電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)劃也有著巨大的影響，在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)中，預(yù)測(cè)負(fù)荷電壓以及運(yùn)行等問(wèn)題是必要的，我們要合理地估計(jì)配電網(wǎng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，完成在降低成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)效率的穩(wěn)定。

2 光伏電源的規(guī)劃數(shù)學(xué)模型

含光伏電源的規(guī)劃模型主要分為兩類(lèi)，第一類(lèi)是確定型規(guī)劃模型，第二類(lèi)是隨機(jī)性規(guī)劃模型。確定性規(guī)劃模型將光伏電源作為某種電源，然后放入傳統(tǒng)的常規(guī)電源中，這樣我們也已延續(xù)原本的配電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上不必進(jìn)行大規(guī)模的改造就可以完成整體的模型規(guī)劃，而隨機(jī)性模型主要考慮接入光伏電源的配電網(wǎng)的不確定性。因?yàn)楣夥娫磿?huì)給原本的配電網(wǎng)造成電壓以及容量的變化，加大了每個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率，改變了電流的流動(dòng)方向，使用其本身具有較大的不確定性。

2.1 確定性規(guī)劃模型

確定性規(guī)劃模型在原本的基礎(chǔ)上進(jìn)行適量的改造，在一定程度上是較為符合環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益最大化原則的，主要是使用確定性數(shù)學(xué)模型可以降低計(jì)劃成本，滿足系統(tǒng)電力平衡的約束，具有較大的調(diào)節(jié)頻率和功率變化的功能，降低了規(guī)劃模型的難度，較好地完成了在原來(lái)配電網(wǎng)中加入光伏電源。其目標(biāo)函數(shù)是：minC。約束條件主要包括電力系統(tǒng)的安全約束和可靠性約束，確定模型常常運(yùn)用于多種分布式電源的規(guī)劃場(chǎng)景。

2.2 隨即規(guī)劃模型

隨即規(guī)劃模型主要運(yùn)用于在接入光伏電源的不確定的情況下所完成的數(shù)學(xué)模型。光伏電源接入配電網(wǎng)中，給原本的配電網(wǎng)帶來(lái)出力不確定性以及間歇性和不可預(yù)測(cè)性，這時(shí)候采用的隨機(jī)模型就為體現(xiàn)這些問(wèn)題帶來(lái)了方法。目標(biāo)函數(shù)的主要表達(dá)式是minE（x）。此約束條件與原來(lái)的確定性規(guī)劃模型的條件相同，也是考慮電力系統(tǒng)安全約束和可靠性約束。

2.3 含光伏電源的配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型

光伏電源的接入為整個(gè)配電網(wǎng)的容量和電壓都帶來(lái)了改變，這就導(dǎo)致我們?cè)诳紤]配電網(wǎng)的規(guī)劃時(shí)，考慮滿足負(fù)荷增加的同時(shí)，通過(guò)配電網(wǎng)內(nèi)部的線路改變調(diào)節(jié)光伏電源給配電網(wǎng)帶來(lái)的影響，以保證整個(gè)電路的安全性和可靠性，加大配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。含光伏電源的配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型相較其他模型來(lái)說(shuō)，其復(fù)雜性和難度都大大提高，需要在完成配電網(wǎng)的擴(kuò)展的同時(shí)將光伏電壓接入合適的地方以保證其安全性。所以含光伏電源的配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃需要合適光伏電源與合適的線路相結(jié)合，以達(dá)到整體合理安全的目的。

3 含光伏電源的配電網(wǎng)規(guī)劃算法和實(shí)現(xiàn)流程

3.1 粒子群算法

在光伏電源中，粒子群算法是較為智能的一種算法，其思想極易群體智能源于人工生命以及進(jìn)化計(jì)算理論。接入光伏電源的配電網(wǎng)在標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法的基礎(chǔ)上提出了采用改進(jìn)的粒子群算法進(jìn)行規(guī)模求解。這種算法將原本的算法進(jìn)行優(yōu)化，完成調(diào)整算法使之達(dá)到最優(yōu)。粒子群算法相對(duì)算法來(lái)說(shuō)，所調(diào)整的參數(shù)相對(duì)較少，較容易實(shí)現(xiàn)，這樣較為適合整體的全局搜素。使用粒子群算法對(duì)于工程領(lǐng)域的使用較為廣泛，可以使工程達(dá)到較為完美的狀態(tài)，且不會(huì)運(yùn)行復(fù)雜。粒子群算法就是模擬動(dòng)物的“群體智能”來(lái)達(dá)到優(yōu)化解決方法的作用。

3.2 光伏電源布點(diǎn)與容量規(guī)劃

（1）光伏電源編碼。算法中的編碼有著多種多樣的形式，本文主要以實(shí)數(shù)編碼來(lái)為例，實(shí)數(shù)編碼相較原本的二進(jìn)制編碼有較為簡(jiǎn)單和快速的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)數(shù)編碼在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中規(guī)定將光伏電源在負(fù)荷節(jié)點(diǎn)上，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能連接一個(gè)光伏電源。假設(shè)X=（X1，X2，X3......Xn），X幾代表著節(jié)點(diǎn)接入光伏電源的容量。這就是編碼。

（2）規(guī)劃算法中配電網(wǎng)的潮流計(jì)算。前推回代潮流計(jì)算方法是對(duì)配電網(wǎng)潮流計(jì)算的主要方法，其實(shí)用于輻射型配電網(wǎng)的潮流計(jì)算，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)即計(jì)算快，準(zhǔn)確度高，方法簡(jiǎn)便。運(yùn)行的主要步驟就是前推和回代。輻射型配電網(wǎng)主要是從母線到根節(jié)點(diǎn)都只存在唯一路徑。這樣可以通過(guò)不斷地更新修正配電網(wǎng)中的電壓以及節(jié)點(diǎn)的功率來(lái)計(jì)算配電網(wǎng)中的潮流。根據(jù)前文，由功率公式來(lái)計(jì)算不同地方的電壓，再求解網(wǎng)損，求出線路始端的功率，這就完成了回代的測(cè)量。不斷地重復(fù)測(cè)量，計(jì)算結(jié)果存在極限，即收斂的情況下，完成測(cè)量。

所使用的主要公式：

（3）算法參數(shù)以及流程。粒子群算法的主要優(yōu)點(diǎn)之一就是buoy那個(gè)太多的調(diào)節(jié)參數(shù)，再改進(jìn)的粒子群算法求解光伏電壓布點(diǎn)和容量規(guī)劃的時(shí)候，需要的基本參數(shù)有，粒子群規(guī)模、慣性權(quán)重、學(xué)習(xí)因子以及粒子最大速度等數(shù)值。這些數(shù)據(jù)不斷地發(fā)生改變以達(dá)到最優(yōu)解，使得我們整體還有光伏電源的配電網(wǎng)有最優(yōu)的規(guī)劃。

布點(diǎn)以及容量規(guī)劃最主要的步驟就是：①輸入原始數(shù)據(jù)，完成上述輸入。②在搜索空間內(nèi)完成解的輸出。③找到各個(gè)粒子的極限，并將其記錄。④對(duì)測(cè)量出的粒子進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)以及更新。⑤比對(duì)最優(yōu)粒子關(guān)系。

4 結(jié)語(yǔ)

光伏電源只是我們采用的清潔能源發(fā)電的一種，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，用電量大大增加，電力資源的不斷開(kāi)采是必然趨勢(shì)，現(xiàn)如今將光伏電源接入配電網(wǎng)只是一次試驗(yàn)，往后將會(huì)有更多的發(fā)電方式接入配電網(wǎng)中，所以進(jìn)行分布式電源分配的研究不可缺少。我們要不斷地研究電源與電源之間的關(guān)系，找到多者之間的聯(lián)系，這樣才可以更好地完成電源的綜合協(xié)調(diào)。今后接入配電網(wǎng)中的光伏電源將越來(lái)越多，我們要考慮好配電網(wǎng)的規(guī)劃，考慮其內(nèi)部的容量以及對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行更好的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)新能源的不斷開(kāi)采和使用，加強(qiáng)技術(shù)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，減小我國(guó)能源危機(jī)，優(yōu)化整體的電路結(jié)構(gòu)。