一種基于多目標(biāo)的海島分布式電源優(yōu)化方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于多目標(biāo)的海島分布式電源優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：<1>確定分布式電源的成本效益數(shù)學(xué)模型；<2>確定靜態(tài)安全穩(wěn)定指標(biāo)數(shù)學(xué)模型及約束條件；<3>對(duì)上述兩個(gè)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化。將NSGA-II算法應(yīng)用于分布式電源的定容定址設(shè)計(jì)，NSGA-II算法適用于多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的快速尋優(yōu)，形成Pareto前沿。詳細(xì)的考慮了分布式電源接入的成本效益、安全性以及技術(shù)性。考慮了DG的無(wú)功出力，更真實(shí)的模擬出實(shí)際情況，也考慮了每個(gè)PQ節(jié)點(diǎn)的DG接入情況，確定最適合的接入位置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于多目標(biāo)的海島分布式電源優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域的一種優(yōu)化方法，具體涉及一種基于多目標(biāo)的海島分布式電源優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于與陸地隔離，海島的開(kāi)發(fā)深受電力、飲用水緊缺和交通困難的制約。已建的海島電力系統(tǒng)往往采用柴油發(fā)電機(jī)作為主電源，柴油的供應(yīng)增加了交通運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用和壓力，而且在重視旅游業(yè)的海島地區(qū)，柴油發(fā)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生大量的污染和噪聲，嚴(yán)重破壞了海島脆弱的生態(tài)環(huán)境。此外，使用單一柴油發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)供電可靠性較低，經(jīng)常出現(xiàn)供電短時(shí)甚至較長(zhǎng)時(shí)間的中斷，給當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)、生活造成極大的不便。
[0003]海島地區(qū)雖電力緊缺，但風(fēng)能、太陽(yáng)能、海洋能等可再生能源十分豐富，有效開(kāi)發(fā)可再生能源以解決島上電力不足，對(duì)海島可持續(xù)發(fā)展具有明顯的實(shí)際意義。近年來(lái)，分布式可再生能源發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速，在這種背景下，在海島配電網(wǎng)內(nèi)接入分布式電源(Distributed Generation, DG)成為一種趨勢(shì),如何更好地選擇分布式電源的接入點(diǎn)和容量則是一個(gè)難點(diǎn)。
[0004]通常情況下，海島發(fā)電系統(tǒng)通常是離網(wǎng)運(yùn)行的，在進(jìn)行海島配電網(wǎng)中DG優(yōu)化配置過(guò)程中，需要考慮的是DG接入后成本效益以及靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的情況，這兩個(gè)目標(biāo)同時(shí)最優(yōu)化的可能性很小，因此求解多目標(biāo)海島配電網(wǎng)中DG優(yōu)化配置問(wèn)題的Pareto最優(yōu)解集并給出相應(yīng)的Pareto前沿對(duì)海島分布式電源規(guī)劃具有重要的指導(dǎo)意義。
[0005](一)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題: [0006]多目標(biāo)海島分布式電源優(yōu)化配置問(wèn)題同時(shí)具有多個(gè)目標(biāo)函數(shù)，各目標(biāo)涉及相同的一組決策變量，并相互制約。如果對(duì)多目標(biāo)中的I個(gè)目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，則必然以其他目標(biāo)作為代價(jià)，因此很難客觀評(píng)價(jià)多目標(biāo)問(wèn)題解的優(yōu)劣。為此，引入了 ParetO最優(yōu)解的概念。
[0007]對(duì)于多目標(biāo)優(yōu)化的問(wèn)題(以下考慮最小化問(wèn)題),η個(gè)目標(biāo)分量fji = l，...，n)組成的向量f (X) = (f! (X)，f2 (X)，...，fn(X))，Xu為Pareto最優(yōu)解或稱非支配解，則需滿足:
[0008]當(dāng)且僅當(dāng)，不存在決策變量Xv e U,使得下式成立:
【權(quán)利要求】
1.一種基于多目標(biāo)的海島分布式電源優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: <1>確定分布式電源的成本效益數(shù)學(xué)模型； <2>確定靜態(tài)安全穩(wěn)定指標(biāo)數(shù)學(xué)模型及約束條件； <3>對(duì)上述兩個(gè)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化。
2.如權(quán)利要求1所述的海島分布式電源優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟〈1>中，分布式電源的成本效益的數(shù)學(xué)模型以分布式電源的成本最小效益最大為目標(biāo)函數(shù)，表達(dá)式如下: minF = CAZ+CRL-JWS-JHJ-CU (I); 式中JWS為安裝分布式電源年節(jié)約網(wǎng)損收益JHJ為分布式電源減少溫室氣體以及節(jié)約能源的環(huán)境收益；CU為延緩網(wǎng)絡(luò)更新年收益'Ckl為分布式電源投資成本折算到每年的投資成本；CRL為分布式電源年運(yùn)行和燃料成本； ①分布式電源的投資成本CAZ:
3.如權(quán)利要求1所述的海島分布式電源優(yōu)化方法，其特征在于，在確定靜態(tài)安全穩(wěn)定指標(biāo)最小的目標(biāo)函數(shù)及約束條件時(shí)是在:1)分布式電源為PQ節(jié)點(diǎn)，功率因數(shù)不恒定2)分布式電源與負(fù)荷接在同一節(jié)點(diǎn)的前提下進(jìn)行的。
4.如權(quán)利要求1所述的海島分布式電源優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟〈2>中，靜態(tài)安全穩(wěn)定指標(biāo)以電壓穩(wěn)定指標(biāo)進(jìn)行量化:
5.如權(quán)利要求1所述的海島分布式電源優(yōu)化方法，其特征在于，靜態(tài)安全穩(wěn)定指標(biāo)Cv的約束條件包括: Α、功率約束:
O≤ Pdg ≤IOMW (9)；
-5 ≤ Qdg ≤ 5MVar (10)； 式中:QDe表示接入的分布式電源的無(wú)功出力； B、潮流方程約束:

6.如權(quán)利要求1所述的海島分布式電源優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟〈3>中，采用多目標(biāo)優(yōu)化算法NSGA-1I對(duì)分布式電源的成本效益數(shù)學(xué)模型和靜態(tài)安全穩(wěn)定指標(biāo)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化，包括下述步驟: 步驟S1:基因編碼:包括染色體編碼和基于基因編碼的分布式電源優(yōu)化配置方案；步驟S2:對(duì)分布式電源的成本效益數(shù)學(xué)模型和靜態(tài)安全穩(wěn)定指標(biāo)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化配置； 步驟S3:輸出優(yōu)化配置結(jié)果。
7.如權(quán)利要求6所述的海島分布式電源優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟SI中，所述染色體編碼包括:當(dāng)配電網(wǎng)包含η個(gè)PQ節(jié)點(diǎn)，染色體由表示所有節(jié)點(diǎn)信息的3η個(gè)基因組成，各節(jié)點(diǎn)的編碼順序根據(jù)據(jù)節(jié)點(diǎn)編號(hào)從小到大排列； 所述基于基因編碼的分布式電源優(yōu)化配置方案包括:參照基因編碼順序，還原成分布式電源DG優(yōu)化配置:首先將基因解碼，確定各節(jié)點(diǎn)是否接入分布式電源DG以及接入分布式電源DG節(jié)點(diǎn)的有功和無(wú)功出力情況。
8.如權(quán)利要求6所述的海島分布式電源優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S2中，對(duì)分布式電源的成本效益數(shù)學(xué)模型和靜態(tài)安全穩(wěn)定指標(biāo)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化配置包括下述步驟: 步驟S201:群體初始化: 設(shè)定產(chǎn)生規(guī)模為N的群體，初始化群體中每個(gè)個(gè)體候選分布式電源DG的配置位置和容量；分布式電源DG位置初始化方式為:在每個(gè)節(jié)點(diǎn)分別隨機(jī)取一個(gè)數(shù)，如若該數(shù)大于0.5則接入，反之則不接入； 分布式電源DG容量初始化方式:在各DG對(duì)應(yīng)的有功和無(wú)功最大功率范圍內(nèi)，隨機(jī)選出一個(gè)數(shù)，得出配置容量； 步驟S202:非支配排序: 在選擇運(yùn)算之前，根據(jù)多目標(biāo)分布式電源DG數(shù)學(xué)模型進(jìn)行潮流計(jì)算，得到每個(gè)個(gè)體的目標(biāo)函數(shù)值，根據(jù)每個(gè)個(gè)體的非支配水平對(duì)種群分層排序；所述多目標(biāo)分布式電源DG數(shù)學(xué)模型包括分布式電源的成本效益數(shù)學(xué)模型和靜態(tài)安全穩(wěn)定指標(biāo)數(shù)學(xué)模型； 步驟S203:擁擠度計(jì)算: 基于非支配排序結(jié)果，對(duì)同一層的Pareto解根據(jù)多目標(biāo)分布式電源DG數(shù)學(xué)模型中的目標(biāo)函數(shù)值計(jì)算擁擠距離； 步驟S204:選擇、交叉和變異運(yùn)算: 根據(jù)排序和擁擠距離的計(jì)算結(jié)果，采用輪賽制隨機(jī)選擇2個(gè)個(gè)體，并進(jìn)行交叉和變異計(jì)算; 步驟S205:選擇前N個(gè)個(gè)體產(chǎn)生父代種群； 步驟S206:精英個(gè)體校驗(yàn):將父代與子代合并，進(jìn)行非支配排序和擁擠距離計(jì)算，開(kāi)始新一輪的選擇、變異和交叉，選取產(chǎn)生新的父代； 步驟S207:重復(fù)步驟S202-207，直到最大迭代次數(shù)時(shí)停止。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK103606014SQ201310492376
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】季宇, 黃松, 劉海濤, 吳鳴, 蘇劍, 李洋, 于輝, 李蕊, 呂志鵬 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司