邵 斌

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司邳州市供電分公司）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，我國電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中的低壓分布式光伏數(shù)量增加，進而導(dǎo)致電網(wǎng)的供電效率與質(zhì)量受到一定的影響，間接致使電網(wǎng)的安全性運行受到威脅，如潮流反向、電壓波動等問題，最終提高電網(wǎng)當(dāng)中理論線損計算難度，很難以較為科學(xué)且高效方法，知道光伏臺區(qū)開展準(zhǔn)確的降損工作［1］。因此，本文所提出的光伏消納范圍基本內(nèi)容，是將配電臺區(qū)劃分為光伏消納和非光伏消納兩種范圍，使得線性規(guī)劃問題，在多約束的條件下，利用遺傳算法明確光伏消納的范圍，從而對上述兩種范圍進行配電臺區(qū)理論線損的計算，有效提高多電源低壓配網(wǎng)的適應(yīng)性。

1 光伏消納范圍識別的基本內(nèi)容

光伏消納范圍的劃分依據(jù)是按照光伏用戶的鄰近用戶進行判斷，當(dāng)中的光伏用戶是指光伏上網(wǎng)表當(dāng)中與之對應(yīng)的用戶，而對于普通用戶來說，該類用戶屬于非光伏用戶。進而通過計算配電臺區(qū)下的兩種用戶之間的電器距離，并設(shè)置固定的閾值，從而按照計算結(jié)果判定用戶的屬性，例如：用戶與電氣之間的距離值小于閾值，那么即可判定該用戶為相鄰的普通用戶，反之用戶與電氣之間的距離值大于閾值，那么可判定該用戶為非相鄰的普通用戶［2］。配電臺結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 配電臺結(jié)構(gòu)圖

光伏配電臺區(qū)消納范圍劃分的原理為判定光伏用戶的鄰近用戶，光伏用戶為光伏上網(wǎng)表所對應(yīng)的用戶，普通用戶為非光伏用戶。計算配電臺區(qū)下各普通用戶與光伏用戶的電氣距離d，并設(shè)定閾值k，電氣距離d小于k的用戶為相鄰普通用戶，大于k值的用戶為非相鄰普通用戶。圖1為某配電臺區(qū)的示意圖，其中，表箱G為光伏用戶，分布在其周圍的用戶為相鄰普通用戶；而分布在線路末端等遠離光伏的用戶為非相鄰普通用戶。

由圖1可知，當(dāng)中的表箱為光伏用戶，分布在四周的用戶都為相鄰的普通用戶；其中分布在線路末端等的距離較遠的光伏用戶的用戶，都屬于非相鄰普通用戶。

1.1 電壓降落

電網(wǎng)線路運行過程中，由于線路當(dāng)中的電阻會出現(xiàn)降壓的情況，進而導(dǎo)致線路出現(xiàn)同時負載的現(xiàn)象。無光伏電源接入過程中，從理論層面來說，配電區(qū)電源電氣的距離是較近的，電壓則呈現(xiàn)出較高的情況，反之距離較遠，電壓則體現(xiàn)出較低的情況［3］。為了有效減小光伏出力的影響，通過分析配電區(qū)無光伏發(fā)電且存在負載時刻的電壓，判定配電臺區(qū)下不同用戶與考核表的電氣之間距離，進一步掌握發(fā)電用戶周圍相鄰的用戶。相關(guān)公式為：

式中，ρi為普通用戶與光伏用戶的電壓降落相關(guān)性；ΔUgi為電壓均值差。

1.2 出力時刻相關(guān)性

出力時刻相關(guān)性的分析體現(xiàn)在兩個方面，一方面，按照光伏用戶在有無光伏出力的兩種時刻下電流曲線變化情況，從而明確出力的時刻。例如：某光伏的容量為3kVA，那么該光伏上網(wǎng)表的電流值在＞1A時，為出力的時刻，在12h內(nèi)電流值＞1A時，該時間段為出力時刻，剩余時間段電流值小于1A，則為無出力時刻，如圖2所示。另一方面，配電區(qū)光伏用戶與普通用戶在多時間出力時刻時，通過更新該時間內(nèi)的電壓曲線，利用皮爾遜相關(guān)系數(shù)與余弦距離等方法，致使光伏用戶與普通用戶之間的相關(guān)性以量化的形式呈現(xiàn)，從而知曉鄰近用戶。

圖2 光伏用戶全天電流曲線

1.3 綜合性相關(guān)性

按照上述電壓降落中的公式和出力時刻的相關(guān)性，可得綜合性相關(guān)性分析的公式，公式表示為：

式中，Ci為綜合性相關(guān)性；w為權(quán)重系數(shù)；1為電壓降落；2為出力時刻相關(guān)性。因為電壓降落屬于光伏用戶鄰近用戶的相對評定方式，進而準(zhǔn)確度方面要低于出力時刻相關(guān)性系數(shù)，所以電壓降落的權(quán)重要低一點。

2 光伏消納范圍識別

2.1 識別模型

對光伏消納范圍的劃分在實施過程中，重點在于目標(biāo)函數(shù)的制定上，進而通過使用線性規(guī)劃的離亂，將約束條件用于消納范圍劃分，轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N約束條件下的最優(yōu)化問題。其中線性規(guī)劃能夠有效處理線性目標(biāo)函數(shù)最大和最小值的取值問題，致使線性規(guī)劃中的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，都可定義為線性函數(shù)［4］。因此，按照電流、電壓異常用戶等條件，假若用戶的電流值為0或高于光伏用戶時，那么該用戶則不需要用線性規(guī)劃進行處理。相關(guān)公式表示見表1。

表1 識別模型線性規(guī)劃相關(guān)公式

2.2 遺傳算法模型

遺傳算法作為常用的研究算法之一，在不同領(lǐng)域研究過程中發(fā)揮不同作用。進而本次研究將遺傳算法模型應(yīng)用進來，從而實現(xiàn)最優(yōu)化問題的求解［5］。步驟如下。

（1）將本次問題當(dāng)中的光伏用戶定義為N，按照問題的用戶組合條件，將染色體的長度定義為光伏用戶，從而得到N的序列，為： （1，2，3，…，N），同時將滿足電壓約束條件的用戶設(shè)置為第i個，i＝1。此外，隨機且多次的讓多個光伏鄰近用戶滿足對應(yīng)條件，進而生成多個求解的候選項，即為單個候選項為一個染色體，從而將多個候選項組合成染色體組。

（2）利用群體中的單個個體適應(yīng)性情況，對開展的搜索進行指導(dǎo)，從而評定群體當(dāng)中單個染色體的適應(yīng)數(shù)值。此步驟有目標(biāo)函數(shù)進行轉(zhuǎn)化即可。

（3）按照適應(yīng)程度越高，被選中概率越大的方式，從種群當(dāng)中挑選出母體和父體。

（4）在進行遺傳交叉和變異時，將交叉和變異的概率分別設(shè)定為90%和5%，從而采取順序交叉的方式生成全新的交叉染色體；以及將單個染色體編碼中的某一級基因值以及其他等位基因，從而得到新的染色體。

（5）在對染色體進行評判時，按照某一原則替換母體和父體的染色體，從而得到新初代群體。

（6）在迭代過程中假若相鄰兩次的誤差值＜0.001，即可停止計算，同時返回光伏用戶的消納用戶，反之則繼續(xù)計算，直至滿足＜0.001的條件。

2.3 識別流程

光伏消納范圍識別的流程為：開始→數(shù)據(jù)預(yù)處理→電壓降落、出力時刻分析→綜合性相關(guān)性→線性規(guī)劃→遺傳算法消納用戶雜優(yōu)→判定是否為最優(yōu)解，否是返回上一步驟，是繼續(xù)下一步驟→消納區(qū)域劃分→結(jié)束。

3 關(guān)于光伏消納范圍識別的配電臺區(qū)理論線損計算方法

因為低壓配電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)信息不是很全面，同時光伏出力時會對配電臺區(qū)的潮流帶來一定的影響，進而在光伏消納范圍識別方法的基礎(chǔ)上，將配電臺區(qū)劃分為光伏和非光伏配電臺區(qū)，并采用壓降的方法，分別計算兩個區(qū)域內(nèi)容的理論線損數(shù)值［6］。內(nèi)容如下。

3.1 單電源區(qū)域

壓降法的應(yīng)用是建立在配電臺區(qū)域電壓功率和損失基礎(chǔ)上，其中兩者之間的百分比關(guān)系，可將其用于配電臺區(qū)線損的計算，不用額外提供配電臺區(qū)的拓撲和阻抗數(shù)據(jù)。步驟見表2。

表2 單電壓區(qū)域壓降法配電臺區(qū)理論線損計算步驟

3.2 多電源區(qū)域

將多個單電源臺區(qū)的線損電量計算內(nèi)容，進行相加，從而得到配電臺的全天線損率，公式表示為：

式中，ΔL%為配電臺的全天線損率；n為光伏用戶數(shù)；f為非光伏用戶數(shù)；g為線損電量；W為該配電臺的每日供電數(shù)量。

4 結(jié)束語

綜上所述，利用電壓降落與處理時刻相關(guān)性，以及用皮爾遜相關(guān)系數(shù)和余弦距離，按照線性規(guī)劃和遺傳算法，有效增加光伏配電臺區(qū)的光伏消納范圍準(zhǔn)確度，從而處理劃分的問題，構(gòu)建光伏電源的配電臺區(qū)線損計算基礎(chǔ)。此外，利用準(zhǔn)確的光伏消納范圍劃分，將光伏電源配電臺區(qū)劃分為單電源和多電源區(qū)，從而在壓降法的作用下，完成線損的計算和重疊計算。因此，關(guān)于光伏消納范圍識別的配電臺區(qū)理論線損的計算方法研究，不但能夠?qū)Φ蛪号潆娋W(wǎng)先進行計算，還可以準(zhǔn)確計算用戶的其他方面數(shù)據(jù)，進而為眾多電網(wǎng)的優(yōu)化工作提供良好的先決條件，致使之后開展的各項電網(wǎng)研究和工作，能在精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，實現(xiàn)科學(xué)化、高效化的推進。