本發(fā)明涉及新能源及配電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域，尤其涉及一種分布式電源（DG）接入配電網(wǎng)的規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，以風(fēng)電和光伏為主的新能源發(fā)電發(fā)展迅速。大力發(fā)展風(fēng)電、光伏有利于減少化石燃料消耗、降低碳排放水平。配電網(wǎng)中光伏電站和風(fēng)電場(chǎng)一般以分布式電源的形式接入，由于風(fēng)速和光照受天氣的影響較大，使得風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站出力具有隨機(jī)性，所以傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法不能完全適應(yīng)分布式電源并網(wǎng)的情況。當(dāng)大量的分布式電源出現(xiàn)在規(guī)劃方案中時(shí)，大量的隨機(jī)變化使得電力系統(tǒng)的復(fù)雜性大大增加。傳統(tǒng)的規(guī)劃方法沒(méi)有充足的能力解決包含分布式電源的規(guī)劃問(wèn)題，這主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的規(guī)劃方法都不同程度地將規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)化，對(duì)于規(guī)劃中客觀(guān)存在的難以定量表達(dá)的不確定性因素缺乏較好的處理方法。分布式發(fā)電的出現(xiàn)，給傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃帶來(lái)了實(shí)質(zhì)性的挑戰(zhàn)，使得電網(wǎng)規(guī)劃人員在選擇最優(yōu)方案的時(shí)候必須考慮由它所帶來(lái)的影響，因此成為配電網(wǎng)規(guī)劃研究的一個(gè)焦點(diǎn)。

在配電網(wǎng)規(guī)劃算法方面，線(xiàn)性規(guī)劃和近似優(yōu)化類(lèi)算法通常對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃模型作若干簡(jiǎn)化，如變電站和饋線(xiàn)系統(tǒng)分開(kāi)處理、將非線(xiàn)性費(fèi)用和運(yùn)行約束線(xiàn)性化、不考慮輻射狀約束和可靠性等。所有這些簡(jiǎn)化使得所求出的解只是在某一特定條件下的局部最優(yōu)解，從而影響了它的實(shí)際應(yīng)用。文獻(xiàn)《考慮環(huán)境因素的分布式發(fā)電多目標(biāo)優(yōu)化配置》將節(jié)點(diǎn)有功、無(wú)功網(wǎng)損微增率兩者進(jìn)行結(jié)合，提出等效微增率的概念，通過(guò)計(jì)算微增率進(jìn)行排序，確定分布式電源的最佳位置，綜合考慮網(wǎng)損、電壓改善程度和環(huán)境效益因素對(duì)分布式電源定容。文獻(xiàn)《考慮電壓質(zhì)量的分布式電源定容選址》根據(jù)不同類(lèi)型分布式電源在潮流計(jì)算中的模型，分析分布式電源接入對(duì)電壓穩(wěn)定和電壓質(zhì)量的影響，提出了降低網(wǎng)損和改善電壓質(zhì)量為目標(biāo)的分布式電源定容選址。文獻(xiàn)《考慮環(huán)境成本和時(shí)序特性的微網(wǎng)多類(lèi)型分布式電源選址定容規(guī)劃》基于不同負(fù)荷類(lèi)型和分布式發(fā)電的時(shí)序特性建立了一種考慮環(huán)境成本的分布式電源選址定容規(guī)劃模型。以上大部分的研究?jī)H在對(duì)配電進(jìn)行單一規(guī)劃，而對(duì)于配電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃的研究相對(duì)較少。

在實(shí)際配電網(wǎng)規(guī)劃中，規(guī)劃人員常常需要根據(jù)規(guī)劃的目的和要求對(duì)決策變量進(jìn)行取舍和裁剪，當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)不大、沒(méi)有大的設(shè)備投入時(shí)，配電規(guī)劃人員要解決的是配電網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題，規(guī)劃模型中就不涉及變電站和饋線(xiàn)的決策；當(dāng)不考慮可靠性時(shí)，模型中就不涉及開(kāi)關(guān)設(shè)備的決策等。這就要求配電網(wǎng)規(guī)劃模型和算法既要具備全面性和完整性，又要具備靈活性和可裁剪性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種分布式電源接入配電網(wǎng)的規(guī)劃方法，分析和研究分布式電源技術(shù)的相關(guān)特性，以及其對(duì)地區(qū)電力系統(tǒng)的影響，研究分布式電源的合理規(guī)模、布點(diǎn)規(guī)劃以及電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃，最終提出地區(qū)配電網(wǎng)接納分布式電源的規(guī)劃優(yōu)化方案。

本發(fā)明所述的方法，其特征在于：

1、建立分布式電源的配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃模型，所述的模型為線(xiàn)路運(yùn)行費(fèi)用、分布式電源修建費(fèi)用及分布式電源的接入所減少的購(gòu)電量費(fèi)用的數(shù)學(xué)模型；

2、采用遺傳算法進(jìn)行求解。

所述的采用遺傳算法進(jìn)行求解是采用了遺傳算法計(jì)算過(guò)程的相互結(jié)合。

所述的相互結(jié)合是將網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和分布式電源的位置和容量?jī)?yōu)化結(jié)合，先用自適應(yīng)遺傳算法進(jìn)行分布式電源的規(guī)劃，對(duì)于遺傳算法中每代產(chǎn)生的分布式電源容量和位置的個(gè)體，采用遺傳算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展規(guī)劃，把分布式電源的影響加入其中，并對(duì)由于遺傳算法中的交叉、變異操作產(chǎn)生的不可行解進(jìn)行修復(fù)，對(duì)分布式電源和網(wǎng)絡(luò)的綜合規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)估以衡量個(gè)體方案的優(yōu)劣。

本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)用遺傳算法將網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和分布式電源的位置和容量?jī)?yōu)化結(jié)合起來(lái)，最終得到分布式電源和配電網(wǎng)絡(luò)的綜合優(yōu)化方案。在算法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，首先確定分布式電源的位置和容量方案，然后再對(duì)外循環(huán)確定的分布式電源的位置和容量方案的個(gè)體進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展規(guī)劃。

本發(fā)明的有益效果：根據(jù)地區(qū)的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)及分布式電源的容量、分布位置的實(shí)際情況，采用合適的算法解決了配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、變電站選址和定容以及分布式電源選址和定容等問(wèn)題，為地區(qū)電網(wǎng)的建設(shè)和規(guī)劃提供參考。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述方法的遺傳算法的計(jì)算過(guò)程流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明方法的具體步驟：首先，根據(jù)自然資源的分布情況和國(guó)家的能源政策確定分布式電源的類(lèi)型、容量和位置，這一過(guò)程僅僅考慮在哪些位置上能夠安裝哪些類(lèi)型、多少容量的分布式電源，即僅僅考慮環(huán)境以及政策方面的因素；接著，結(jié)合分布式電源接入的實(shí)際電網(wǎng)，從技術(shù)角度進(jìn)行分布式電源的建模，并運(yùn)用遺傳算法進(jìn)行最優(yōu)容量和DG位置的規(guī)劃。

第一步: 建立分布式電源的配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃模型：對(duì)于現(xiàn)有的配電網(wǎng)，考慮其負(fù)荷的增長(zhǎng)，在不改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的情況下，通過(guò)合理的接入分布式電源，可以滿(mǎn)足負(fù)荷增長(zhǎng)的需求，這就是分布式電源的布點(diǎn)規(guī)劃。本發(fā)明假定負(fù)荷需求以每年1％的速度增長(zhǎng)，同時(shí)假設(shè)變電站容量能滿(mǎn)足負(fù)荷增長(zhǎng)的要求，故模型中不考慮變電站擴(kuò)建費(fèi)用。

本發(fā)明采用加入分布式電源運(yùn)行費(fèi)用的配電網(wǎng)規(guī)劃經(jīng)濟(jì)性模型。

所述的模型包括：

1.目標(biāo)函數(shù)

。

。

其中，為目標(biāo)函數(shù)；為使目標(biāo)函數(shù)最小；為折算到每年的分布式電源的投資及運(yùn)行費(fèi)用；為接入配電網(wǎng)的分布式電源個(gè)數(shù)；為第個(gè)分布式電源的固定投資年平均費(fèi)用系數(shù)；為第個(gè)分布式電源的固定投資費(fèi)用(萬(wàn)元)；為單位電價(jià)（元/kWh）；為第個(gè)分布式電源的年電量損失總值（萬(wàn)kWh）；為第個(gè)分布式電源的維護(hù)和檢修費(fèi)用(萬(wàn)元)；為折算到每年的線(xiàn)路運(yùn)行費(fèi)用；為購(gòu)電費(fèi)用。

2.不等式約束

（1）節(jié)點(diǎn)電壓約束

。

其中，為節(jié)點(diǎn)電壓；、分別為節(jié)點(diǎn)電壓的上下限；為節(jié)點(diǎn)電壓的懲罰因子，作為對(duì)偏離運(yùn)行電壓極限的懲罰，一般取值較大，滿(mǎn)足運(yùn)行條件時(shí)則為0。

（2）支路電流約束

。

為支路電流；為第j條支路允許通過(guò)的最大電流；為支路電流的懲罰因子，作為對(duì)偏離運(yùn)行極限的懲罰，一般取值較大，滿(mǎn)足運(yùn)行條件時(shí)為0；

（3）分布式電源運(yùn)行約束

。

其中，是分布式電源接入電網(wǎng)的總?cè)萘?；為電網(wǎng)負(fù)荷總量的10％；為分布式電源注入量懲罰因子，一般取值較大，滿(mǎn)足運(yùn)行條件時(shí)為0。

將以上所有不等式約束以懲罰因子的形式并入歸一化目標(biāo)函數(shù)，所得新的目標(biāo)函數(shù)為：

。

3. 等式約束

配電網(wǎng)潮流的求解方法采用傳統(tǒng)的潮流計(jì)算方法，即牛頓拉夫遜迭代法。輻射線(xiàn)路中的潮流方程即為等式約束條件，如下：

。

。

。

其中，；為支路有功功率，為無(wú)功功率。

第二步: 遺傳算法的具體實(shí)施過(guò)程：在第一步建立模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行求解，使目標(biāo)函數(shù)最小，即的解即為最優(yōu)解。

計(jì)算過(guò)程如圖1所示。

1、染色體編碼：網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展規(guī)劃過(guò)程，主要涉及的問(wèn)題是待建線(xiàn)路的選擇問(wèn)題，對(duì)于每條待建線(xiàn)路，其選擇只有兩個(gè)：建與不建。因此，這里采用整數(shù)編碼，數(shù)字1表示修建，數(shù)字0表示不建。

2、初始群體的產(chǎn)生：

(1)初始化。標(biāo)記電源節(jié)點(diǎn)為“G”，其他的節(jié)點(diǎn)和線(xiàn)路均不做標(biāo)記。所有被標(biāo)記為“G”的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為根節(jié)點(diǎn)，它們構(gòu)成根節(jié)點(diǎn)群。

(2)從與電源點(diǎn)相連且未做任何標(biāo)記的支路中隨機(jī)選取一條支路i，將與之對(duì)應(yīng)的變量標(biāo)記為1(即說(shuō)明支路被選中)，同時(shí)將其另一個(gè)端節(jié)點(diǎn)也標(biāo)記為“G"即將該端節(jié)點(diǎn)加入根節(jié)點(diǎn)群。

(3)任意選取一條未標(biāo)記的支路j。若該支路的一個(gè)端節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，且另一端節(jié)點(diǎn)未被標(biāo)記為“G"，則將與之對(duì)應(yīng)的變量標(biāo)記為1；則若該支路的兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)均為根節(jié)點(diǎn)，則將該支路對(duì)應(yīng)的變量標(biāo)記為0(說(shuō)明該支路未被選中)；若該支路的兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)均未作任何標(biāo)記，則重新選取支路，重復(fù)該步驟。

(4)檢查所有節(jié)點(diǎn)是否全部被標(biāo)記為“G"。如果是則結(jié)束，反之則轉(zhuǎn)到步驟(3)。