一种分布式电源接入配电网的规划优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式电源接入配电网的规划优化方法及系统。现有的一些优化算法不能保证找到分布式电源的最佳位置和容量大小。本发明专利技术方法的技术方案为：建立模型，包括分布式电源及负荷建模、配电网建模和潮流计算建模；引入损耗敏感度因子，用损耗敏感度因子确定安装分布式电源的候选总线；建立目标函数，以配电系统节点有功功率损耗减小值、电压分布的改进值以及电压稳定指数之和的最小值为目标函数；确定约束条件，所述约束条件包括平等约束和不平等约束；采用蚁狮优化算法求解分布式电源位置及大小的最优解。本发明专利技术采用蚁狮优化算法优化可再生分布式电源的位置和容量大小，可降低有功功率损耗。

A programming optimization method and system for distributed power supply access to distribution network

【技术实现步骤摘要】
一种分布式电源接入配电网的规划优化方法及系统
本专利技术涉及电源接入配电网的优化，具体地说是一种分布式电源接入配电网的规划优化方法及系统。
技术介绍
近年来为应对能源、环保和气候变化的挑战，可再生分布式电源接入配电网是今后的发展趋势，因此研究大量可再生分布式电源接入配电网的位置和大小显得极为重要。可再生分布式电源接入配电网的位置和规模大小影响了配电系统的网络损耗，故需要优化算法来求解可再生分布式电源的位置和大小。近年来，在文献中已经讨论了许多优化算法来处理该问题。例如用组合算法、粒子群优化算法、萤火虫算法等。然而，由于问题的复杂性，这些优化算法不能保证找到分布式电源的最佳位置和容量大小。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种分布式电源接入配电网的规划优化方法，其利用蚁狮优化算法优化可再生分布式电源的位置和大小，以降低配电系统的有功功率损耗，并降低各种负载条件下的电压分布。为此，本专利技术采用如下的技术方案：一种分布式电源接入配电网的规划优化方法，其包括如下步骤：S1：建立模型，包括分布式电源及负荷建模、配电网建模和潮流计算建模；S2：引入损耗敏感度因子，用损耗敏感度因子确定安装分布式电源的候选总线；S3：建立目标函数，为使在步骤S2中确定的候选总线上安装的分布式电源达到最优位置和大小，以配电系统节点有功功率损耗减小值、电压分布的改进值以及电压稳定指数之和的最小值为目标函数；S4：确定约束条件，所述约束条件包括平等约束和不平等约束，所述的平等约束包括功率守恒约束，所述的不平等约束包括电压约束、分布式电源的限制约束和线路容量约束；S5：采用蚁狮优化算法求解分布式电源位置及大小的最优解。作为上述技术方案的优选，步骤S1中，所述的分布式电源建立蒙特卡罗模型，负荷建模考虑分布式电源建模的相关性，采用相关性随机抽样方法；所述的潮流计算建模，用蒙特卡罗进行潮流计算。作为上述技术方案的优选，步骤S2中，对于连接在i和k总线之间的传输线l，该线路中的有功功率损耗由求得，具体由下式计算：、其中，Il代表在母线i和k之间线路l的电流值；Vk代表母线k处电压的大小；Pk、Qk分别代表在母线k之后产生的有功功率和无功功率；Rik表示在母线i和k之间线路l的电阻值；Pik-loss代表在母线i和k之间线路l的有功功率损耗。损耗敏感度因子LSF从以下公式计算：通过将基极电压除以0.95得到归一化电压，如果这些电压的值小于1.01，则将其视为用于安装分布式电源的候选总线。作为上述技术方案的优选，所述的目标函数为Ft＝w1f1+w2f2+w3f3，式中，f1表示有功功率损耗的减小值，f2表示电压分布的改进值，f3表示电压稳定指数，w1、w2、w3均为加权因子，|w1|+|w2|+|w3|＝1。作为上述技术方案的优选，所述的f1由下式表示：式中，(PLineloss(i))afterDG表示候选总线接入分布式电源后的节点有功功率损耗，(PLineloss(i))beforeDG表示候选总线接入分布式电源前的节点有功功率损耗，L表示候选总线的数量。作为上述技术方案的优选，所述的f2由下式表示：其中，|Vi-Vi,ref|beforeDG表示候选总线接入分布式电源前的电压变化值，|Vi-Vi,ref|afterDG表示候选总线接入分布式电源后的电压变化值，N表示节点的数量，Vi表示母线i处的电压，Vi,ref表示节点参考电压。作为上述技术方案的优选，所述的f3由下式表示：其中，所述的VSI(k)afterDG由下式表示：VSI(k)afterDG＝|Vi|4-4(Pk·Xik-Qk·Rik)2-4(Pk·Rik+Qk·Xik)·|Vi|2，其中，Vi表示母线i处电压的大小；Pk、Qk分别表示母线k之后产生的有功功率和无功功率；Xik表示在母线i和k之间线路的电抗值；Rik表示在母线i和k之间线路的电阻值。作为上述技术方案的优选，所述的w1取为0.5，w2取为0.25，w3取为0.25。作为上述技术方案的优选，步骤S5中，所述蚁狮优化算法的步骤如下：第1步：初始化蚂蚁、蚁狮、分布式电源的初值以及运行负荷流量，计算蚂蚁和蚁狮的适应度；第2步：寻找最好的蚁狮，并且假定它作为精英；第3步：对每一只蚂蚁，用轮盘赌选择一个蚁狮，蚂蚁围绕蚁狮和精英进行随机游走和学习，并保持在搜索空间内将其规范化，更新蚂蚁的位置，更新蚂蚁的随机行走半径；第4步：运行负荷潮流并且计算所有蚂蚁的适应度；第5步：如果有更适合的蚁狮，更换蚂蚁对应的蚁狮；第6步：如果这个蚁狮比原先的精英更合适，更新精英；第7步：重复第3步至第6步，直到满足停止标准。本专利技术的另一目的是提供一种分布式电源接入配电网的规划优化系统，包括：模型建立单元：建立模型，包括分布式电源及负荷建模、配电网建模和潮流计算建模；候选总线确定单元：引入损耗敏感度因子，用损耗敏感度因子确定安装分布式电源的候选总线；目标函数建立单元：建立目标函数，为使在步骤S2中确定的候选总线上安装的分布式电源达到最优位置和大小，以配电系统节点有功功率损耗减小值、电压分布的改进值以及电压稳定指数之和的最小值为目标函数；约束条件确定单元：确定约束条件，所述约束条件包括平等约束和不平等约束，所述的平等约束包括功率守恒约束，所述的不平等约束包括电压约束、分布式电源的限制约束和线路容量约束；最优解求解单元：采用蚁狮优化算法求解分布式电源位置及大小的最优解。蚁狮优化算法(ALOA)作为一种新型的优化算法，它是最近仿效蚁狮狩猎机制的自然启发的算法之一。将ALOA的结果与各种技术进行比较，检测其在解决分布式电源的最佳位置和尺寸问题上的优势。本专利技术具有的有益效果如下：本专利技术采用蚁狮优化算法优化可再生分布式电源的位置和容量大小，可降低有功功率损耗并降低各种负载条件下的电压分布。附图说明图1为本专利技术实施例1的优化方法流程图；图2为本专利技术实施例1的配电系统等效电路图；图3为本专利技术实施例1蚁狮优化算法的流程图。具体实施方式下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。实施例1本实施例提供一种分布式电源接入配电网的规划优化方法，如图1所示，其包括如下步骤：S1：建立模型，包括分布式电源及负荷建模、配电网建模和潮流计算建模；S2：引入损耗敏感度因子，用损耗敏感度因子确定安装分布式电源的候选总线；S3：建立目标函数，为使在步骤S2中确定的候选总线上安装的分布式电源达到最优位置和大小，以配电系统节点有功功率损耗减小值、电压分布的改进值以及电压稳定指数之和的最小值为目标函数；S4：确定约束条件，所述约束条件包括平等约束和不平等约束，所述的平等约束包括功率守恒约束，所述的不平等约束包括电压约束、分布式电源的限制约束和线路容量约束；S5：采用蚁狮优化算法求解分布式电源位置及大小的最优解。上述方法的具体实施过程如下：一、建立模型本专利技术总共建立三个模型，包括分布式电源及负荷建模、配电网建模和潮流计算建模。所述的分布式电源建立蒙特卡罗模型，负荷建模需要考虑分布式电源建模的相关性；所述的潮流计算建模，用蒙特卡罗进行潮流计算。分布式电源及负荷建模：由于可再生分布式电源，例如光伏、风力等作为分布式电源不像传统发电那么稳定，因此分布式电源及负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式电源接入配电网的规划优化方法，其包括如下步骤：S1：建立模型，包括分布式电源及负荷建模、配电网建模和潮流计算建模；S2：引入损耗敏感度因子，用损耗敏感度因子确定安装分布式电源的候选总线；S3：建立目标函数，为使在步骤S2中确定的候选总线上安装的分布式电源达到最优位置和大小，以配电系统节点有功功率损耗减小值、电压分布的改进值以及电压稳定指数之和的最小值为目标函数；S4：确定约束条件，所述约束条件包括平等约束和不平等约束，所述的平等约束包括功率守恒约束，所述的不平等约束包括电压约束、分布式电源的限制约束和线路容量约束；S5：采用蚁狮优化算法求解分布式电源位置及大小的最优解。

【技术特征摘要】
1.一种分布式电源接入配电网的规划优化方法，其包括如下步骤：S1：建立模型，包括分布式电源及负荷建模、配电网建模和潮流计算建模；S2：引入损耗敏感度因子，用损耗敏感度因子确定安装分布式电源的候选总线；S3：建立目标函数，为使在步骤S2中确定的候选总线上安装的分布式电源达到最优位置和大小，以配电系统节点有功功率损耗减小值、电压分布的改进值以及电压稳定指数之和的最小值为目标函数；S4：确定约束条件，所述约束条件包括平等约束和不平等约束，所述的平等约束包括功率守恒约束，所述的不平等约束包括电压约束、分布式电源的限制约束和线路容量约束；S5：采用蚁狮优化算法求解分布式电源位置及大小的最优解。2.根据权利要求1所述的分布式电源接入配电网的规划优化方法，其特征在于，步骤S1中，所述的分布式电源建立蒙特卡罗模型，负荷建模考虑分布式电源建模的相关性，采用相关性随机抽样方法；所述的潮流计算建模，用蒙特卡罗进行潮流计算。3.根据权利要求1或2所述的分布式电源接入配电网的规划优化方法，其特征在于，步骤S2中，对于连接在i和k总线之间的传输线l，该线路中的有功功率损耗由Il2Rik求得，具体由下式计算：其中，Il代表在母线i和k之间线路l的电流值；Vk代表母线k处电压的大小；Pk、Qk分别代表在母线k之后产生的有功功率和无功功率；Rik表示在母线i和k之间线路l的电阻值；Pik-loss代表在母线i和k之间线路l的有功功率损耗；损耗敏感度因子LSF由以下公式计算：通过将基极电压除以0.95得到归一化电压，如果这些电压的值小于1.01，则将其视为用于安装分布式电源的候选总线。4.根据权利要求1或2所述的分布式电源接入配电网的规划优化方法，其特征在于，所述的目标函数为Ft＝w1f1+w2f2+w3f3，式中，f1表示有功功率损耗的减小值，f2表示电压分布的改进值，f3表示电压稳定指数，w1、w2、w3均为加权因子，|w1|+|w2|+|w3|＝1。5.根据权利要求4所述的分布式电源接入配电网的规划优化方法，其特征在于，所述的f1由下式表示：其中，(PLineloss(i))afterDG表示候选总线接入分布式电源后的节点有功功率损耗，(PLineloss(i))beforeDG表示候选总线接入分布式电源前的节点有功功率损耗，L表示候选总...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓明，徐玮韡，陈峰，周丹，吴俊，王博文，陆海清，黄弘扬，戴慧雯，任志伟，
申请(专利权)人：国网浙江省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33