本發(fā)明涉及配電網(wǎng)分析、運(yùn)行與控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種主動(dòng)配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

主動(dòng)配電網(wǎng)(Active distribution network，ADN)是由微電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)。主動(dòng)配電網(wǎng)可將多種類型的分布式發(fā)電單元組合在一起，有效發(fā)揮單一能源系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多種能源互補(bǔ)，提高整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的效率、能源利用率和供電可靠性。接入主動(dòng)配電網(wǎng)中的分布式發(fā)電單元包括清潔可再生能源發(fā)電的分布式風(fēng)電(distributed wind generation，DWG)、光伏電池(photovoltaic，PV)等間歇性分布式電源(distributed generation，DG)，而間歇式DG的出力受環(huán)境氣候的影響很大，具有明顯的間歇性、隨機(jī)性以及波動(dòng)性，因此當(dāng)間歇性DG接入主動(dòng)配電網(wǎng)時(shí)會(huì)改變配電系統(tǒng)的潮流分布，從而對(duì)配電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓和網(wǎng)絡(luò)損耗產(chǎn)生極大的影響，因此，配電網(wǎng)的潮流計(jì)算對(duì)配電網(wǎng)的網(wǎng)損計(jì)算、規(guī)劃、無(wú)功優(yōu)化和運(yùn)行控制都具有重大意義。

現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)配電網(wǎng)潮流計(jì)算中的動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化方法包括以下幾種：一是采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，確定未來(lái)24小時(shí)以內(nèi)安裝在饋線上的電容器的投切方案和有載調(diào)壓變壓器的檔位控制方案；二是根據(jù)完整的非線性混合整數(shù)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型，采用非線性原對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法內(nèi)嵌罰函數(shù)的方法求解該模型，以解決變量離散化和控制設(shè)備動(dòng)作次數(shù)限制之間的配合問(wèn)題；三是將控制變量的動(dòng)作次數(shù)約束還原為經(jīng)濟(jì)成本，并與當(dāng)前時(shí)段下的電能損失費(fèi)用共同構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，采用災(zāi)變遺傳算法求解，以描述負(fù)荷動(dòng)態(tài)變化時(shí)的無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題；四是引入靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)作為配電網(wǎng)補(bǔ)償設(shè)備，并考慮配電網(wǎng)中可控制無(wú)功輸出的柴油發(fā)電機(jī)的無(wú)功貢獻(xiàn)，以有功能耗費(fèi)用、SVC安裝費(fèi)用、柴油發(fā)電機(jī)無(wú)功生產(chǎn)費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)，建立含分布式發(fā)電的配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化模型。

但是，由于分布式電源自身表現(xiàn)出的間歇性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，使得這些電源僅僅依靠自身的調(diào)節(jié)能力很難滿足負(fù)荷的功率平衡，尤其是在負(fù)荷突變的情況下，分布式電源出力無(wú)法響應(yīng)這種變化，需要其他的電源或者儲(chǔ)能裝置來(lái)配合以提供支持和備用；多數(shù)的分布式電源需要通過(guò)電力電子接口并入配電網(wǎng)，容易影響用戶的供電質(zhì)量，外界的干擾還會(huì)導(dǎo)致頻率和電壓的不同步，從而拖垮整個(gè)系統(tǒng)?？梢?jiàn)，現(xiàn)有的潮流計(jì)算方法優(yōu)化對(duì)象單一，也未考慮間隙性DG輸出功率的時(shí)變性，因此，現(xiàn)有的潮流計(jì)算方法采用確定性的變量和約束來(lái)處理間歇性DG出力，存在明顯不確定性和波動(dòng)性的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種主動(dòng)配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法，以解決現(xiàn)有的潮流計(jì)算方法采用確定性的變量和約束來(lái)處理間歇性DG出力，存在明顯不確定性和波動(dòng)性的問(wèn)題。

本發(fā)明提供了一種主動(dòng)配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法，該方法包括：

獲取配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和配電系統(tǒng)概率模型的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法，建立含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型；

根據(jù)基于半不變量法的概率潮流計(jì)算方法，計(jì)算所述含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型的概率潮流；

基于所述概率潮流的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)投切到所述配電系統(tǒng)中補(bǔ)償電容器組的配置信息，確定所述補(bǔ)償電容器組的控制變量個(gè)數(shù)，采用整數(shù)編碼方式，對(duì)所述補(bǔ)償電容器組的控制變量進(jìn)行編碼；

采用帶精英策略的遺傳算法，對(duì)編碼后的所述含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到所述配電系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)電壓、相角、支路功率和功率損耗。

可選的，所述配電系統(tǒng)概率模型的生成方法包括：

根據(jù)所述配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，在無(wú)補(bǔ)償電容器組和無(wú)間歇性DG并入配電系統(tǒng)時(shí)，計(jì)算所述配電系統(tǒng)的概率潮流；

如果存在補(bǔ)償電容器組和間歇性DG并入配電系統(tǒng)時(shí)，計(jì)算所述配電系統(tǒng)的當(dāng)前概率潮流；

根據(jù)所述概率潮流和所述當(dāng)前概率潮流，建立配電系統(tǒng)概率模型；其中，所述配電系統(tǒng)概率模型包括：分布式風(fēng)電概率模型和光伏電池概率模型。

可選的，所述獲取配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和配電系統(tǒng)概率模型的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法，建立含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型的過(guò)程，包括：

將未來(lái)一天劃分為若干個(gè)時(shí)段，獲取各個(gè)時(shí)段內(nèi)所述配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和配電系統(tǒng)概率模型的相關(guān)參數(shù)；

采用機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法，優(yōu)化在所述各個(gè)時(shí)段內(nèi)投切到配電網(wǎng)的補(bǔ)償電容器組的容量；

確定所述優(yōu)化容量的目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)約束條件，建立含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型；其中，

所述配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)包括：配電網(wǎng)三相電流、電壓和相位的矢量值；所述相關(guān)參數(shù)包括：節(jié)點(diǎn)數(shù)、節(jié)點(diǎn)電壓、節(jié)點(diǎn)電流和節(jié)點(diǎn)功率。

可選的，所述目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式包括：

式中，N為劃分的時(shí)段數(shù)；T_i為i時(shí)段的運(yùn)行時(shí)間；C_loss為系統(tǒng)節(jié)約的網(wǎng)損電價(jià)；為i時(shí)段系統(tǒng)節(jié)約的網(wǎng)損期望值；C_gas為單位廢氣排放費(fèi)用；為i時(shí)段減少的廢氣排放量期望值；δ為將電壓改善指標(biāo)轉(zhuǎn)換成經(jīng)濟(jì)效益的衡量因素；為電壓改善指標(biāo)期望值。

可選的，所述約束條件包括不等式約束條件和機(jī)會(huì)約束條件；其中，

所述不等式約束條件的約束式包括：

所述機(jī)會(huì)約束條件的約束式包括：

式中，N_DWG、N_PV分別為配電系統(tǒng)安裝分布式風(fēng)電和光伏電池的節(jié)點(diǎn)數(shù)；P_jDWG為第j號(hào)節(jié)點(diǎn)DWG有功輸出；P_kPV為第k號(hào)節(jié)點(diǎn)PV有功輸出；為系統(tǒng)最大負(fù)荷功率；分別為第i號(hào)節(jié)點(diǎn)的電壓上下限和期望值；P{·}表示{·}中事件成立的概率；分別為支路l的傳輸有功功率期望值及其上限；ρ、λ_i、ω_l分別為穿透功率系數(shù)、節(jié)點(diǎn)i的電壓約束置信水平和支路l的潮流約束置信水平；η_n、分別為第n號(hào)節(jié)點(diǎn)C的投切次數(shù)及其最大日允許投切次數(shù)。

可選的，所述根據(jù)基于半不變量法的概率潮流計(jì)算方法，計(jì)算所述含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型的概率潮流的過(guò)程，包括：

根據(jù)所述配電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和間歇式DG的出力，采用功率方程矩陣，在基準(zhǔn)運(yùn)行點(diǎn)處利用泰勒級(jí)數(shù)展開公式對(duì)所述功率方程矩陣進(jìn)行展開，再根據(jù)半不量法，計(jì)算所述含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型的狀態(tài)變量和支路潮流的概率分布；其中，所述功率方程矩陣的表達(dá)式包括：

式中，W為節(jié)點(diǎn)有功和無(wú)功注入列向量；Z為支路有功和無(wú)功潮流列向量；f為節(jié)點(diǎn)功率平衡方程；g為支路潮流方程。

可選的，所述采用整數(shù)編碼方式，對(duì)補(bǔ)償電容器組的控制變量進(jìn)行編碼的過(guò)程，包括：

根據(jù)每個(gè)所述補(bǔ)償電容器組的可投切容量離散整數(shù)值，確定每個(gè)所述控制變量的基本字符，得到基本字符集；

設(shè)定隸屬于不同所述控制變量的基因的可選編碼值與所述基本字符集中的元素一一對(duì)應(yīng)，如果所述基因中存在與所述基本字符值不對(duì)應(yīng)的編碼值，則消除所述編碼值；

其中，所述基本字符集包括：所述控制變量的初始值、所述控制變量在每次投切之后的容量值和所述控制變量每次投切的時(shí)段；

所述整數(shù)編碼的格式包括：

式中，X_n為第n號(hào)節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償電容器組的控制變量；為第n號(hào)節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償電容器組的控制變量的初始值；為第n號(hào)節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償電容器組的第k次投切之后的容量值；為第n號(hào)節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償電容器組的第k次投切的時(shí)段，且規(guī)定各投切時(shí)段互不相同。

可選的，所述帶精英策略的遺傳算法，對(duì)編碼后的所述含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到所述配電系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)電壓和功率損耗的過(guò)程，包括：

根據(jù)所述編碼后的含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型設(shè)定遺傳參數(shù)，生成初始種群；其中，將所述初始種群作為父代種群；

對(duì)所述初始種群中的各個(gè)個(gè)體進(jìn)行概率潮流計(jì)算，根據(jù)所述概率潮流計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算所述初始種群中各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度；

采用帶精英策略的遺傳算法，對(duì)所述父代種群進(jìn)行遺傳操作，得到子代種群；

對(duì)所述子代種群中的各個(gè)個(gè)體進(jìn)行概率潮流計(jì)算，根據(jù)所述子代種群的概率潮流計(jì)算結(jié)果，計(jì)算所述子代種群中各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度；

判斷所述子代種群中各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度是否滿足遺傳算法終止條件；

如果滿足，則遺傳終止，輸出優(yōu)化結(jié)果；其中，所述優(yōu)化結(jié)果包括所述配電系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)電壓、相角、支路功率和功率損耗；

如果不滿足，則通過(guò)迭代法，得到次子代種群，重復(fù)遺傳操作。

可選的，所述遺傳算法終止條件包括：

如果所述各個(gè)個(gè)體中的最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度達(dá)到預(yù)設(shè)閾值，或，所述最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度和群體適應(yīng)度達(dá)到穩(wěn)定，或，迭代次數(shù)大于或等于預(yù)設(shè)代數(shù)時(shí)，所述遺傳算法終止。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種主動(dòng)配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法，包括以下步驟：獲取配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和配電系統(tǒng)概率模型的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法，建立含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型；根據(jù)基于半不變量法的概率潮流計(jì)算方法，計(jì)算該模型的概率潮流；根據(jù)投切到所述配電系統(tǒng)中補(bǔ)償電容器組的配置信息，確定補(bǔ)償電容器組的控制變量個(gè)數(shù)，采用整數(shù)編碼方式，對(duì)控制變量進(jìn)行編碼；采用帶精英策略的遺傳算法，對(duì)編碼后的無(wú)功優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到所述配電網(wǎng)的各節(jié)點(diǎn)電壓、相角、支路功率和功率損耗。本發(fā)明實(shí)施例提供的方法，以補(bǔ)償電容器組作為無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，通過(guò)無(wú)功優(yōu)化方法對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的潮流分布進(jìn)行優(yōu)化，充分利用間歇性DG的無(wú)功出力，從而提升配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膫溆萌萘浚徑庋a(bǔ)償電容器組的無(wú)功補(bǔ)償壓力；該方法還考慮節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和間歇性DG出力的時(shí)變性，并以配電系統(tǒng)的網(wǎng)損效益、減排效益和電壓質(zhì)量為優(yōu)化目標(biāo)，使配電系統(tǒng)的潮流分布趨于穩(wěn)定，解決采用確定性的變量和約束來(lái)處理間歇性DG出力存在明顯不確定性和波動(dòng)性的問(wèn)題，在提高間歇性DG利用效率和節(jié)能減排的同時(shí)，使配電系統(tǒng)的運(yùn)行效益和電壓質(zhì)量達(dá)到綜合最優(yōu)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的主動(dòng)配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的帶精英策略的遺傳算法的流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的IEEE 33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)接線圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的配電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化前后各個(gè)小時(shí)內(nèi)網(wǎng)損變化曲線；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的三種優(yōu)化方式下配電系統(tǒng)電壓質(zhì)量最差時(shí)段各節(jié)點(diǎn)電壓期望值曲線；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的三種優(yōu)化方式下配電系統(tǒng)電壓質(zhì)量最差時(shí)段各節(jié)點(diǎn)電壓幅值位于0.9～1.1的概率曲線；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化期望經(jīng)濟(jì)效益與最大日允許投切次數(shù)的關(guān)系曲線。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1，為本發(fā)明實(shí)施例提供的主動(dòng)配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法的流程圖。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種主動(dòng)配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法，以補(bǔ)償電容器組(capacitor，C)作為主動(dòng)配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，基于含間歇性DG的配電網(wǎng)概率潮流計(jì)算結(jié)果，對(duì)每個(gè)時(shí)段采用機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法，以所有時(shí)段內(nèi)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行節(jié)約的網(wǎng)損效益、減排效益和電壓質(zhì)量綜合最優(yōu)為規(guī)劃目標(biāo)，充分考慮節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和間歇性DG出力的時(shí)變性，采用含間歇性DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化方法，在提高間歇性DG利用效率和節(jié)能減排的同時(shí)，使配電系統(tǒng)的運(yùn)行效益和電壓的穩(wěn)定概率達(dá)到綜合最優(yōu)。該方法包括以下步驟：

S1、獲取配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和配電系統(tǒng)概率模型的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法，建立含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型；

S2、根據(jù)基于半不變量法的概率潮流計(jì)算方法，計(jì)算所述含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型的概率潮流；

S3、基于所述概率潮流的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)投切到所述配電系統(tǒng)中補(bǔ)償電容器組的配置信息，確定所述補(bǔ)償電容器組的控制變量個(gè)數(shù)，采用整數(shù)編碼方式，對(duì)所述補(bǔ)償電容器組的控制變量進(jìn)行編碼；

S4、采用帶精英策略的遺傳算法，對(duì)編碼后的所述含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到所述配電系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)電壓、相角、支路功率和功率損耗。

在步驟S1中，具體地，本實(shí)施例公開的配電系統(tǒng)為主動(dòng)配電網(wǎng)，主動(dòng)配電網(wǎng)通過(guò)使用靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)管理潮流，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同區(qū)域中的分布式電源設(shè)備進(jìn)行主動(dòng)控制和主動(dòng)管理。主動(dòng)配電網(wǎng)的特點(diǎn)包括兩個(gè)：一是含有本地發(fā)電裝置，多為容量較小的分布式電源，有效發(fā)揮單一能源系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多種能源互補(bǔ)，提高整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的效率、能源利用率和供電可靠性，其中分布式電源(Distributed Generation Resource，DGR)通常指主要利用可再生新能源且發(fā)電功率為幾kW至50MW小型模塊式、與環(huán)境兼容的獨(dú)立電源，可以滿足電力系統(tǒng)和用戶特定要求。二是主動(dòng)配電網(wǎng)是可控的，主動(dòng)配電網(wǎng)的功能是將電源和用戶需求有效連接起來(lái)，允許雙方共同決定如何最好地實(shí)時(shí)運(yùn)行。主動(dòng)配電網(wǎng)接入大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，不僅可以充分利用主動(dòng)配電網(wǎng)內(nèi)部的綠色可再生能源，還可以提高整個(gè)電網(wǎng)的安全性。

當(dāng)間歇性分布式電源(distributed generation，DG)接入主動(dòng)配電網(wǎng)時(shí)，由于間歇性分布式電源的出力受環(huán)境氣候的影響很大，具有明顯的間歇性、隨機(jī)性以及波動(dòng)性，因此會(huì)改變配電系統(tǒng)的潮流分布，從而對(duì)配電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓和網(wǎng)絡(luò)損耗產(chǎn)生極大的影響。

本發(fā)明實(shí)施例以配電系統(tǒng)運(yùn)行的網(wǎng)損效益、減排效益和電壓質(zhì)量為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行潮流計(jì)算，優(yōu)化因間歇性DG接入主動(dòng)配電網(wǎng)而引起的負(fù)面影響。其中，網(wǎng)損效益由各支路的功率損耗表示，減排效益由某一時(shí)段廢氣排放量表示，電壓質(zhì)量由配電網(wǎng)的各節(jié)點(diǎn)電壓值和相角值表示。網(wǎng)損效益和減排效益可統(tǒng)稱為運(yùn)行效益。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)發(fā)生潮流變化的配電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，采用無(wú)功優(yōu)化方法，對(duì)配電系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)電壓、相角、支路功率和功率損耗進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)潮流計(jì)算方法，以使配電系統(tǒng)的潮流分布恢復(fù)正常。

其中，獲取配電系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的過(guò)程具體包括以下步驟：

S101、將未來(lái)一天劃分為若干個(gè)時(shí)段，獲取各個(gè)時(shí)段內(nèi)所述配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和配電系統(tǒng)概率模型的相關(guān)參數(shù)；

根據(jù)側(cè)重點(diǎn)的不同，配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)可分為技術(shù)性能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)兩類，例如：①電網(wǎng)有功損耗最小；②無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投資費(fèi)用最小；③節(jié)點(diǎn)電壓與額定電壓的偏差最??；④綜合效益最好。為實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)化目標(biāo)，將未來(lái)一天劃分為若干個(gè)時(shí)段，由于各個(gè)時(shí)段內(nèi)各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和相關(guān)參數(shù)的概率分布恒定，因此將各個(gè)時(shí)段內(nèi)獲取的相關(guān)參數(shù)作為配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化的基礎(chǔ)參數(shù)最為準(zhǔn)確。

其中，所述配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)包括：配電網(wǎng)三相電流、電壓和相位的矢量值；所述配電系統(tǒng)概率模型包括：分布式風(fēng)電概率模型和光伏電池概率模型；分布式風(fēng)電概率模型和光伏發(fā)電概率模型是有數(shù)學(xué)概率的，并且?guī)в屑竟?jié)性、波動(dòng)性和隨機(jī)性；所述相關(guān)參數(shù)包括：節(jié)點(diǎn)數(shù)、節(jié)點(diǎn)電壓、節(jié)點(diǎn)電流和節(jié)點(diǎn)功率。

可選的，配電系統(tǒng)概率模型由以下步驟得到：

S1011、根據(jù)所述配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，在無(wú)補(bǔ)償電容器組和無(wú)間歇性DG并入配電系統(tǒng)時(shí)，計(jì)算所述配電系統(tǒng)的概率潮流；

S1012、如果存在補(bǔ)償電容器組和間歇性DG并入配電系統(tǒng)時(shí)，計(jì)算所述配電系統(tǒng)的當(dāng)前概率潮流；

S1013、根據(jù)所述概率潮流和所述當(dāng)前概率潮流，建立配電系統(tǒng)概率模型。

本實(shí)施例以未發(fā)生潮流分布改變時(shí)的潮流分布和發(fā)生潮流分布變化時(shí)的潮流分布之間的差別，確定配電系統(tǒng)概率模型，并根據(jù)該配電系統(tǒng)概率模型的相關(guān)參數(shù)作為后序進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化方法的基礎(chǔ)。

由于決定分布式風(fēng)電出力大小的風(fēng)速一般服從雙參數(shù)的威布爾(weibull)分布，同理，決定光伏電池出力大小的光照強(qiáng)度一般認(rèn)為服從Beta分布，由此即可確定含間歇性DG的配電系統(tǒng)概率模型，即分布式風(fēng)電概率模型和光伏電池概率模型，而節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率則可采用正態(tài)分布描述其隨機(jī)性。

S102、采用機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法，優(yōu)化在所述各個(gè)時(shí)段內(nèi)投切到配電網(wǎng)的補(bǔ)償電容器組的容量；

當(dāng)間歇性DG接入配電網(wǎng)時(shí)會(huì)改變配電系統(tǒng)的潮流分布，出現(xiàn)無(wú)功損耗，因此本發(fā)明實(shí)施例以補(bǔ)償電容器組作為配電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，補(bǔ)償當(dāng)前配電系統(tǒng)的無(wú)功損耗，以進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化。而將補(bǔ)償電容器組以多大的容量投切到配電系統(tǒng)中補(bǔ)償無(wú)功損耗，需要根據(jù)當(dāng)前被影響后的配電系統(tǒng)的潮流分布進(jìn)行確定。

因此，首先根據(jù)獲取的配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，計(jì)算出配電系統(tǒng)在無(wú)補(bǔ)償電容器組和無(wú)間歇性DG并網(wǎng)時(shí)的概率潮流分布，當(dāng)間歇性DG并入主動(dòng)配電網(wǎng)時(shí)，當(dāng)前配電系統(tǒng)的潮流發(fā)生變化，根據(jù)當(dāng)前的潮流分布與正常時(shí)的潮流分布的差別，采用機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法，來(lái)確定可投切到當(dāng)前配電系統(tǒng)用于補(bǔ)償無(wú)功功率損耗的補(bǔ)償電容器組的容量。

本發(fā)明實(shí)施例采用適用于不確定性和隨機(jī)性環(huán)境的機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法，確定補(bǔ)償電容器組在各個(gè)時(shí)段內(nèi)的投切容量，以準(zhǔn)確地補(bǔ)償被影響后的配電系統(tǒng)的無(wú)功損耗。

當(dāng)確定好可投切到被影響后的配電系統(tǒng)中的補(bǔ)償電容器組的容量后，為使得含間歇性DG的配電網(wǎng)運(yùn)行效益和電壓質(zhì)量達(dá)到綜合最優(yōu)，需要利用含間歇性DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化方法，對(duì)出現(xiàn)潮流分布變化的配電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。其中，含間歇性DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化方法的建立過(guò)程如下：

S103、確定所述優(yōu)化容量的目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)約束條件，建立含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型；

根據(jù)機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法確定好的可投切到被影響后的配電系統(tǒng)中的補(bǔ)償電容器組的容量，確定與其對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，作為優(yōu)化目標(biāo)。其中，目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：

式中，N為劃分的時(shí)段數(shù)；T_i為i時(shí)段的運(yùn)行時(shí)間；C_loss為配電系統(tǒng)節(jié)約的網(wǎng)損電價(jià)；為i時(shí)段配電系統(tǒng)節(jié)約的網(wǎng)損期望值；C_gas為單位廢氣排放費(fèi)用；為i時(shí)段減少的廢氣排放量期望值；δ為將電壓改善指標(biāo)轉(zhuǎn)換成經(jīng)濟(jì)效益的衡量因素；為電壓改善指標(biāo)期望值。

其中，電壓改善指標(biāo)期望值的計(jì)算公式為：

式中，M為配電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)(平衡節(jié)點(diǎn)除外)；為i時(shí)段系統(tǒng)無(wú)C投入運(yùn)行時(shí)第j號(hào)節(jié)點(diǎn)的電壓期望值；為i時(shí)段對(duì)系統(tǒng)已安裝的C優(yōu)化投運(yùn)容量時(shí)第j號(hào)節(jié)點(diǎn)的電壓期望值；V_jR為系統(tǒng)第j號(hào)節(jié)點(diǎn)的電壓額定值。

機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法的目標(biāo)函數(shù)確定之后，根據(jù)約束條件，建立含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型。

其中，約束條件包括不等式約束條件和機(jī)會(huì)約束條件；

不等式約束條件的約束式如下：

機(jī)會(huì)約束條件的約束式如下：

式中，N_DWG、N_PV分別為配電系統(tǒng)安裝分布式風(fēng)電(DWG)和光伏電池(PV)的節(jié)點(diǎn)數(shù)；P_jDWG為第j號(hào)節(jié)點(diǎn)DWG有功輸出；P_kPV為第k號(hào)節(jié)點(diǎn)PV有功輸出；為系統(tǒng)最大負(fù)荷功率；分別為第i號(hào)節(jié)點(diǎn)的電壓上下限和期望值；P{·}表示{·}中事件成立的概率；分別為支路l的傳輸有功功率期望值及其上限；ρ、λ_i、ω_l分別為穿透功率系數(shù)、節(jié)點(diǎn)i的電壓約束置信水平和支路l的潮流約束置信水平；η_n、分別為第n號(hào)節(jié)點(diǎn)C的投切次數(shù)及其最大日允許投切次數(shù)。

機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法是允許所作決策在一定程度上不滿足約束條件，但該決策應(yīng)使約束條件成立的概率不小于某一置信水平α的方法，也是在一定的概率意義下達(dá)到最優(yōu)的理論。由于約束條件中含有隨機(jī)變量，且必須在預(yù)測(cè)到隨機(jī)變量的實(shí)現(xiàn)之前作出決策的情況下；而且還要考慮到所作決策在不利情況發(fā)生時(shí)可能不滿足約束條件，這時(shí)要采用一種原則，即為機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法。

通過(guò)機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法確定的可投切到配電系統(tǒng)中的補(bǔ)償電容器組的容量的目標(biāo)函數(shù)，經(jīng)過(guò)約束條件處理后，得到的結(jié)果即為含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型。

步驟S2、根據(jù)基于半不變量法的概率潮流計(jì)算方法，計(jì)算所述含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型的概率潮流；

本發(fā)明實(shí)施例采用概率潮流計(jì)算方法計(jì)算優(yōu)化目標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)值，具體為：采用基于半不量法的概率潮流計(jì)算方法，計(jì)算含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型的概率潮流。

概率潮流是反應(yīng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行情況的宏觀統(tǒng)計(jì)方法，它可綜合考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、元件參數(shù)、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率以及發(fā)電機(jī)輸出功率等變量的隨機(jī)性。而本發(fā)明實(shí)施例提供的基于半不量法的概率潮流計(jì)算方法，只需考慮節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率以及間歇性DG出力的隨機(jī)性，無(wú)需考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化和間歇性DG停運(yùn)等隨機(jī)影響，因此，可以準(zhǔn)確地計(jì)算出優(yōu)化目標(biāo)的潮流概率，即含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型的概率潮流，而不受其他不確定性因素影響。

可選的，基于半不變量法的概率潮流計(jì)算方法的具體過(guò)程包括：

根據(jù)所述配電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和間歇式DG的出力，采用功率方程矩陣，在基準(zhǔn)運(yùn)行點(diǎn)處利用泰勒級(jí)數(shù)展開公式對(duì)所述功率方程矩陣進(jìn)行展開，再根據(jù)半不量法，計(jì)算所述含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型的狀態(tài)變量和支路潮流的概率分布。

由于節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和間歇式DG出力的時(shí)變性會(huì)影響配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化的期望經(jīng)濟(jì)效益，本發(fā)明實(shí)施例建立的含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型充分地考慮了節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和間歇式DG出力的影響，可準(zhǔn)確地反應(yīng)間歇性DG的節(jié)能減排效益。間歇性DG的無(wú)功出力可提升配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償備用容量，緩解補(bǔ)償電容器組的無(wú)功補(bǔ)償壓力，從而改善配電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化效果，降低節(jié)點(diǎn)電壓幅值的波動(dòng)性以及提高節(jié)點(diǎn)電壓幅值位于正常范圍內(nèi)的概率置信水平。

其中，功率方程矩陣的表達(dá)式包括：

式中，W為節(jié)點(diǎn)有功和無(wú)功注入列向量；Z為支路有功和無(wú)功潮流列向量；f為節(jié)點(diǎn)功率平衡方程；g為支路潮流方程。

將上式在基準(zhǔn)運(yùn)行點(diǎn)處利用泰勒級(jí)數(shù)展開公式對(duì)其展開，并忽略2次以上的高次項(xiàng)，得到：

式中，ΔW分別為W的期望值與隨機(jī)擾動(dòng)量；ΔZ分別為Z的期望值與隨機(jī)擾動(dòng)量；J₀為基準(zhǔn)運(yùn)行狀態(tài)下收斂點(diǎn)處的雅可比矩陣；G₀的元素與J₀的元素有較為簡(jiǎn)單的關(guān)系。

對(duì)泰勒展開式(6)進(jìn)行整理，得到下式(7)：

由此式(7)可知，含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型的狀態(tài)變量和支路潮流的隨機(jī)擾動(dòng)量均為節(jié)點(diǎn)注入功率隨機(jī)擾動(dòng)量的線性函數(shù)，且各隨機(jī)擾動(dòng)量之間滿足下式(8)：

ΔW＝ΔW_G+ΔW_L； (8)；

式中，ΔW_G、ΔW_L分別為間歇性DG出力與節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率的隨機(jī)擾動(dòng)量。

依據(jù)概率相關(guān)論知識(shí)，在已知間歇性DG出力和負(fù)荷功率概率分布的前提下，可求得間歇性DG出力和負(fù)荷功率隨機(jī)擾動(dòng)量的各階原點(diǎn)矩；利用隨機(jī)變量的各階半不變量與其各階原點(diǎn)矩之間的關(guān)系，可求得ΔW_G、ΔW_L的各階半不變量，進(jìn)而依據(jù)上述式(8)和(7)，應(yīng)用半不變量法求得ΔX、ΔZ的各階半不變量，最后采用Gram-Charlier級(jí)數(shù)展開得到ΔX、ΔZ的概率密度函數(shù)，從而得到含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型的狀態(tài)變量X和支路潮流Z的概率分布。

步驟S3、基于所述概率潮流的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)投切到所述配電系統(tǒng)中補(bǔ)償電容器組的配置信息，確定所述補(bǔ)償電容器的控制變量個(gè)數(shù)，采用整數(shù)編碼方式，對(duì)所述補(bǔ)償電容器組的控制變量進(jìn)行編碼；

在知曉當(dāng)前配電系統(tǒng)的概率潮流分布后，對(duì)投切到配電系統(tǒng)中的補(bǔ)償電容器組進(jìn)行編碼，以備后序?qū)g歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化求解。

根據(jù)可投切到配電系統(tǒng)中的補(bǔ)償電容器組的配置信息，確定描述補(bǔ)償電容器組的控制變量個(gè)數(shù)。

在實(shí)際的配電系統(tǒng)中，各節(jié)點(diǎn)已安裝的補(bǔ)償電容器組可投切容量均為有限離散整數(shù)值，因此采用整數(shù)編碼方式，對(duì)補(bǔ)償電容器組的所有控制變量進(jìn)行編碼。

采用一個(gè)編碼數(shù)組描述一個(gè)控制變量的取值變化狀態(tài)，將編碼數(shù)組分為三個(gè)部分：第一部分為控制變量的初始值，第二部分為控制變量每次投切之后的容量值，第三部分為控制變量每次投切的時(shí)段。

可選的，采用整數(shù)編碼方式，對(duì)補(bǔ)償電容器組的控制變量進(jìn)行編碼的過(guò)程，包括：

S301、根據(jù)每個(gè)所述補(bǔ)償電容器組的可投切容量離散整數(shù)值，確定每個(gè)所述控制變量的基本字符，得到基本字符集；

S302、設(shè)定隸屬于不同所述控制變量的基因的可選編碼值與所述基本字符集中的元素一一對(duì)應(yīng)，如果所述基因中存在與所述基本字符值不對(duì)應(yīng)的編碼值，則消除所述編碼值；

其中，所述基本字符集包括：所述控制變量的初始值、所述控制變量在每次投切之后的容量值和所述控制變量每次投切的時(shí)段；消除的編碼值為不可行解，將不對(duì)應(yīng)時(shí)的控制變量的可選編碼值消除，該編碼值不能做為控制變量的編碼進(jìn)行后序的優(yōu)化求解，以免在后序遺傳計(jì)算因匹配不完全而出現(xiàn)無(wú)法迭代遺傳的情況，造成優(yōu)化結(jié)果不準(zhǔn)確。

所述整數(shù)編碼的格式包括：

式中，X_n為第n號(hào)節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償電容器組的控制變量；為第n號(hào)節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償電容器組的控制變量的初始值；為第n號(hào)節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償電容器組的第k次投切之后的容量值；為第n號(hào)節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償電容器組的第k次投切的時(shí)段，且規(guī)定各投切時(shí)段互不相同。

采用上述整數(shù)編碼方式，一方面有效的降低編碼數(shù)組的編碼長(zhǎng)度，其長(zhǎng)度只與補(bǔ)償電容器組的個(gè)數(shù)及其最大日允許投切次數(shù)有關(guān)，不受優(yōu)化時(shí)段數(shù)的影響；另一方面避免了種群個(gè)體在交叉和變異等遺傳操作時(shí)，由于不滿足補(bǔ)償電容器組的最大日允許投切次數(shù)約束而產(chǎn)生的不可行解，從而有效地解決補(bǔ)償電容器組投切的時(shí)空耦合問(wèn)題。

補(bǔ)償電容器組的最大日允許投切次數(shù)在一定的區(qū)間內(nèi)變化時(shí)對(duì)配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化的期望經(jīng)濟(jì)效益有顯著的影響，合理確定補(bǔ)償電容器組最大日允許投切次數(shù)方可反映動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化可獲得的經(jīng)濟(jì)效益。本實(shí)施例采用的控制變量的編碼方法可將補(bǔ)償電容器組的實(shí)際投切次數(shù)嚴(yán)格控制在最大日允許投切次數(shù)的限制之內(nèi)，解決考慮動(dòng)作次數(shù)約束的動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題。

步驟S4、采用帶精英策略的遺傳算法，對(duì)編碼后的所述含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到所述配電系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)電壓、相角、支路功率和功率損耗。

如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的帶精英策略的遺傳算法的流程圖。

可選的，采用帶精英策略的遺傳算法的計(jì)算過(guò)程具體包括：

S401、根據(jù)所述編碼后的含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型設(shè)定遺傳參數(shù)，生成初始種群；

其中，遺傳參數(shù)包括節(jié)點(diǎn)數(shù)以及各節(jié)點(diǎn)的電流、電壓和功率。初始種群為根據(jù)遺傳參數(shù)隨機(jī)產(chǎn)生的N個(gè)初始串結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，每個(gè)串結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)稱為一個(gè)個(gè)體，N個(gè)個(gè)體構(gòu)成的一個(gè)群體。遺傳算法以這N個(gè)串結(jié)構(gòu)作為初始點(diǎn)開始迭代。

S402、對(duì)所述初始種群中的各個(gè)個(gè)體進(jìn)行概率潮流計(jì)算，根據(jù)所述概率潮流計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算所述初始種群中各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度；

適應(yīng)度是指在某種環(huán)境條件下，某已知基因型的個(gè)體將其基因傳遞到其后代基因庫(kù)中的相對(duì)能力，是衡量個(gè)體存活和生殖機(jī)會(huì)的尺度。

S403、采用帶精英策略的遺傳算法，對(duì)父代種群進(jìn)行遺傳操作，得到子代種群；

精英策略是將當(dāng)前代中的最優(yōu)個(gè)體替換當(dāng)前代中的最差個(gè)體的方法，即當(dāng)前種群中適應(yīng)度最高的個(gè)體不參與交叉運(yùn)算和變異運(yùn)算，而是用它來(lái)替換掉本代群體中經(jīng)過(guò)交叉、變異等遺傳操作后所產(chǎn)生的適應(yīng)度最低的個(gè)體。

采用帶有精英策略的遺傳算法，可以將當(dāng)前代中的最優(yōu)個(gè)體保留，不會(huì)在進(jìn)化過(guò)程中出現(xiàn)丟失的情況，以保證在后代中的遺傳結(jié)果能夠更準(zhǔn)確，提高優(yōu)化結(jié)果的精度。

當(dāng)進(jìn)行第一次迭代時(shí)，父代種群即為初始種群。

S404、對(duì)所述子代種群中的各個(gè)個(gè)體進(jìn)行概率潮流計(jì)算，根據(jù)所述子代種群的概率潮流計(jì)算結(jié)果，計(jì)算子代種群中各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度；

S405、判斷所述子代種群中各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度是否滿足遺傳算法終止條件；

其中，本實(shí)施例的遺傳算法終止條件包括但不限于下述方法：

如果所述各個(gè)個(gè)體中的最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度達(dá)到預(yù)設(shè)閾值，或，所述最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度和群體適應(yīng)度達(dá)到穩(wěn)定，或，迭代次數(shù)大于或等于預(yù)設(shè)代數(shù)時(shí)，所述遺傳算法終止。本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)代數(shù)優(yōu)先設(shè)置為500代。

S406、如果滿足，則遺傳終止，輸出優(yōu)化結(jié)果；其中，所述優(yōu)化結(jié)果包括所述配電網(wǎng)的各節(jié)點(diǎn)電壓、相角、支路功率和功率損耗；

S407、如果不滿足，則通過(guò)迭代法，得到次子代種群，重復(fù)遺傳操作。

判斷子代種群的各個(gè)個(gè)體中的最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度是否滿足遺傳算法終止條件，如果滿足，則遺傳終止并輸出優(yōu)化結(jié)果；如果不滿足，則通過(guò)迭代法，從步驟S403開始重復(fù)，直到當(dāng)代種群中的最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度滿足遺傳算法終止條件。

通過(guò)帶精英策略的遺傳算法對(duì)含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化求解，其優(yōu)化結(jié)果即為潮流分布受到影響后的配電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓、相角、支路功率和功率損耗，使當(dāng)前配電系統(tǒng)的運(yùn)行效益和電壓的穩(wěn)定概率達(dá)到綜合最優(yōu)。其中，運(yùn)行效益包括網(wǎng)損效益和減排效益。

下面結(jié)合具體實(shí)例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例提供的主動(dòng)配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法的有益效果。

本發(fā)明實(shí)施例以IEEE 33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)為例，其配電系統(tǒng)接線如圖3所示。配電系統(tǒng)基準(zhǔn)功率和基準(zhǔn)電壓分別為10MW和12.66kV；選0號(hào)節(jié)點(diǎn)作為配電系統(tǒng)的平衡節(jié)點(diǎn)，并假定其電壓恒為1.0p.u以及注入平衡節(jié)點(diǎn)功率的65％為火電廠提供，其單位發(fā)電量產(chǎn)生的廢氣排放量如表1所示；

表1單位發(fā)電廢氣排放量及其費(fèi)用

表2間歇性DG和補(bǔ)償電容器組的配置容量及其位置

間歇性DG采用美國(guó)NASA研制的Mod-0型風(fēng)機(jī)和PILKINGTON SFM144Hx250wp型PV組件，配電系統(tǒng)間歇性DG和補(bǔ)償電容器組的配置容量及其位置見(jiàn)表2，單組補(bǔ)償電容器的額定容量均為10kvar；補(bǔ)償電容器組的最大日允許投切次數(shù)均為5次；DG穿透功率極限為60％；系統(tǒng)網(wǎng)損電價(jià)為0.4元/kW.h；廢氣排放費(fèi)用為0.14元/kg。

采用本發(fā)明實(shí)施例提出的含間歇性DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型及其求解算法，對(duì)IEEE 33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化仿真計(jì)算。計(jì)算中，將未來(lái)一天劃分為24個(gè)時(shí)段，假定算例配電系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷功率因數(shù)恒定，節(jié)點(diǎn)電壓約束置信水平λ_i和支路潮流約束置信水平ω_l均取0.95；式(1)的δ取值取決于配電系統(tǒng)對(duì)電壓質(zhì)量的要求，當(dāng)要求較高的電壓質(zhì)量時(shí)，可取較大的δ值，反之則取較小的δ值，本實(shí)施例中取δ＝40。此外，為了便于對(duì)比分析，針對(duì)間歇性DG無(wú)功出力為零以及間歇性DG有功和無(wú)功出力均為零的兩種系統(tǒng)配置情況，分別做了動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化的仿真計(jì)算。三種優(yōu)化方式的優(yōu)化結(jié)果如表3所示。

表3三種優(yōu)化方式的動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化結(jié)果

從表3的數(shù)據(jù)對(duì)比可知，間歇性DG出力不為零時(shí)，配電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化的綜合期望效益最佳，其系統(tǒng)降損期望效益、減排期望效益和電壓改善指標(biāo)期望值三方面均優(yōu)于其它兩種優(yōu)化方式；間歇性DG無(wú)功出力為零的優(yōu)化方式亦全面優(yōu)于間歇性DG出力均為零的優(yōu)化方式。

對(duì)此，可從兩個(gè)層面加以解釋，其一是利用清潔可再生能源發(fā)電的DWG和PV，其廢氣排放量幾近于零，在配電網(wǎng)中DWG和PV的接入可大量地減少配電系統(tǒng)對(duì)外網(wǎng)的有功需求，從而使配電系統(tǒng)減排帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益得到明顯的提升，如表3中，間歇性DG出力不為零的優(yōu)化方式的系統(tǒng)減排期望效益為1705.98元，而間歇性DG出力均為零的優(yōu)化方式僅為239.36元；其二是DWG和PV均以恒功率因數(shù)控制方式接入主動(dòng)配電網(wǎng)，其輸出功率除了有功功率之外，還有可用于平衡配電系統(tǒng)無(wú)功需求的無(wú)功功率，且由于功率因數(shù)恒定，無(wú)功功率的變化趨勢(shì)與有功功率一致，間歇性DG的輸出功率可就地平衡部分節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷，從而減少在配電系統(tǒng)中流動(dòng)的有功和無(wú)功，改善系統(tǒng)潮流，提高系統(tǒng)降損效益，如表3中，間歇性DG出力均不為零的優(yōu)化方式的系統(tǒng)降損期望效益為1750.17元，而間歇性DG出力均為零的優(yōu)化方式只有1002.03元。

參見(jiàn)圖4，為配電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化前后各個(gè)小時(shí)內(nèi)網(wǎng)損變化曲線。

由圖4可知，相比于單純優(yōu)化配電系統(tǒng)中補(bǔ)償電容器組投切容量的方式，間歇性DG的出力可明顯降低配電系統(tǒng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)損耗，而且，對(duì)于同一種優(yōu)化方式的不同時(shí)刻，其網(wǎng)損期望值以一定的趨勢(shì)波動(dòng)變化，表明負(fù)荷功率以及間歇性DG出力期望值的時(shí)變性會(huì)影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化所減少的網(wǎng)損期望值。

此外，對(duì)比間歇性DG無(wú)功出力是否為零的兩種優(yōu)化方式可知，間歇性DG的無(wú)功出力參與系統(tǒng)的無(wú)功電壓調(diào)節(jié)，不僅可以降低系統(tǒng)運(yùn)行的網(wǎng)損以及廢氣排放量，還可以有效地改善系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓質(zhì)量，提高節(jié)點(diǎn)電壓改善指標(biāo)期望值，如表3所示，間歇性DG無(wú)功出力不為零時(shí)，其電壓改善指標(biāo)期望值為3.4258，高于間歇性DG無(wú)功出力為零時(shí)的3.1781。表4給出了兩種優(yōu)化方式下補(bǔ)償電容器組的最優(yōu)投切結(jié)果。

表4兩種優(yōu)化方式的補(bǔ)償電容器組最優(yōu)投切結(jié)果

表4中，累積投切容量表示已安裝補(bǔ)償電容器組的節(jié)點(diǎn)處在各個(gè)小時(shí)內(nèi)的補(bǔ)償電容器組投切容量之和。對(duì)比表4兩種優(yōu)化方式的補(bǔ)償電容器組優(yōu)化結(jié)果可知，間歇性DG無(wú)功出力不為零的優(yōu)化方式在部分節(jié)點(diǎn)處的累積投運(yùn)容量要大于歇性DG無(wú)功出力為零的優(yōu)化方式，如節(jié)點(diǎn)7、10和31，但是對(duì)于大部分節(jié)點(diǎn)，前者的累積投運(yùn)容量明顯小于后者，因此，從整體上而言，間歇性DG的無(wú)功出力可有效降低補(bǔ)償電容器組在各個(gè)小時(shí)內(nèi)的投運(yùn)容量以及節(jié)約補(bǔ)償電容器組的優(yōu)化運(yùn)行成本，表明本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)建的含間歇性DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型可充分利用間歇性DG的無(wú)功出力，從而提升配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膫溆萌萘?，緩解補(bǔ)償電容器組的無(wú)功補(bǔ)償壓力。此外，兩種優(yōu)化方式各節(jié)點(diǎn)處的補(bǔ)償電容器組實(shí)際投切次數(shù)并非完全一致，而是具有一定的差異性，但是各個(gè)補(bǔ)償電容器組的實(shí)際投切次數(shù)均能控制在最大日允許投切次數(shù)的限制之內(nèi)，說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例采用的控制變量編碼方式可較好地解決考慮無(wú)功補(bǔ)償裝置動(dòng)作次數(shù)約束的動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題。

參見(jiàn)圖5，為三種優(yōu)化方式下配電系統(tǒng)電壓質(zhì)量最差時(shí)段各節(jié)點(diǎn)電壓期望值曲線；參見(jiàn)圖6，為三種優(yōu)化方式下配電系統(tǒng)電壓質(zhì)量最差時(shí)段各節(jié)點(diǎn)電壓幅值位于0.9～1.1的概率曲線。

由圖5可知，對(duì)于間歇性DG出力不為零的優(yōu)化方式，其系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓期望值大體上與間歇性DG無(wú)功出力為零的優(yōu)化方式相持平，但明顯高于間歇性DG出力均為零的優(yōu)化方式。由于17節(jié)點(diǎn)位于配電網(wǎng)的末端，電壓損耗最大，故節(jié)點(diǎn)電壓期望值最低，然而，三種優(yōu)化方式下，節(jié)點(diǎn)電壓期望值最低點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)段并不一樣，間歇性DG出力不為零的優(yōu)化方式的節(jié)點(diǎn)電壓期望值最低點(diǎn)出現(xiàn)在22時(shí)段，為0.9334；間歇性DG無(wú)功出力為零的優(yōu)化方式出現(xiàn)在12時(shí)段，為0.9298；而間歇性DG出力均為零的優(yōu)化方式則出現(xiàn)在11時(shí)段，為0.9212；相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)電壓幅值處于0.9至1.1的概率如圖6所示，分別為0.9672、0.9396和0.9015，即僅有間歇性DG出力不為零的優(yōu)化結(jié)果可滿足節(jié)點(diǎn)電壓置信水平的約束。因此，圖示結(jié)果表明，間歇性DG出力不為零的優(yōu)化方式對(duì)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓質(zhì)量的改善效果明顯優(yōu)于其它兩種方式，其節(jié)點(diǎn)電壓幅值的波動(dòng)更小，穩(wěn)定性更高。

參見(jiàn)圖7，為動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化期望經(jīng)濟(jì)效益與最大日允許投切次數(shù)的關(guān)系曲線。

為了說(shuō)明補(bǔ)償電容器組的最大日允許投切次數(shù)對(duì)含間歇性DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化期望經(jīng)濟(jì)效益的影響，假設(shè)補(bǔ)償電容器組的最大日允許投切次數(shù)從1～10逐步遞增。由圖7可知，補(bǔ)償電容器組的最大日允許投切次數(shù)較小時(shí)，動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化期望經(jīng)濟(jì)效益大體上與其成單調(diào)遞增的關(guān)系，然而，當(dāng)最大日允許投切次數(shù)達(dá)到8次時(shí)，動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化期望經(jīng)濟(jì)效益遞增緩慢，基本趨于穩(wěn)定。由此可見(jiàn)，補(bǔ)償電容器組的最大日允許投切次數(shù)在一定的區(qū)間內(nèi)變化時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化期望經(jīng)濟(jì)效益有較為顯著的影響，因此，對(duì)采用補(bǔ)償電容器組作為無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的配電網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定補(bǔ)償電容器組的最大日允許投切次數(shù)，以便客觀地反映動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化可獲得的經(jīng)濟(jì)效益。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種主動(dòng)配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法，包括以下步驟：獲取配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和配電系統(tǒng)概率模型的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法，建立含間歇式DG的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化模型；根據(jù)基于半不變量法的概率潮流計(jì)算方法，計(jì)算該模型的概率潮流；根據(jù)投切到所述配電系統(tǒng)中補(bǔ)償電容器組的配置信息，確定補(bǔ)償電容器組的控制變量個(gè)數(shù)，采用整數(shù)編碼方式，對(duì)控制變量進(jìn)行編碼；采用帶精英策略的遺傳算法，對(duì)編碼后的無(wú)功優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到所述配電網(wǎng)的各節(jié)點(diǎn)電壓、相角、支路功率和功率損耗。本發(fā)明實(shí)施例提供的方法，以補(bǔ)償電容器組作為無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，通過(guò)無(wú)功優(yōu)化方法對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的潮流分布進(jìn)行優(yōu)化，充分利用間歇性DG的無(wú)功出力，從而提升配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膫溆萌萘?，緩解補(bǔ)償電容器組的無(wú)功補(bǔ)償壓力；該方法還考慮節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率和間歇性DG出力的時(shí)變性，以配電系統(tǒng)的網(wǎng)損效益、減排效益和電壓質(zhì)量為優(yōu)化目標(biāo)，使配電系統(tǒng)的潮流分布趨于穩(wěn)定，解決采用確定性的變量和約束來(lái)處理間歇性DG出力存在明顯不確定性和波動(dòng)性的問(wèn)題，在提高間歇性DG利用效率和節(jié)能減排的同時(shí)，使配電系統(tǒng)的運(yùn)行效益和電壓質(zhì)量達(dá)到綜合最優(yōu)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說(shuō)明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請(qǐng)旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。說(shuō)明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由所附的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來(lái)限制。