一種考慮分布式電源和配電自動(dòng)化裝置的配電網(wǎng)規(guī)劃方法
【專(zhuān)利摘要】一種考慮分布式電源和配電自動(dòng)化裝置的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，它采用實(shí)時(shí)負(fù)荷曲線來(lái)獲得精確的配置方案；在不同的負(fù)荷水平，通過(guò)潮流計(jì)算分析節(jié)點(diǎn)電壓、線路潮流和網(wǎng)絡(luò)損耗，通過(guò)該負(fù)荷水平下的配網(wǎng)可靠性評(píng)估計(jì)算缺供電量等可靠性指標(biāo)；所述的配電網(wǎng)規(guī)劃方法包括：1)目標(biāo)函數(shù)；2)約束條件；3)染色體定義；4)基因的交叉變異；采用交叉和變異的方法進(jìn)行基因的迭代遺傳；交叉時(shí)，選用輪盤(pán)法從上一代基因中選擇兩個(gè)父基因，并隨機(jī)選擇多個(gè)交叉點(diǎn)進(jìn)行交叉，生成一對(duì)子基因；在染色體的變異中，還可以采用啟發(fā)式的變異方法；通過(guò)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)數(shù)值歷代變化情況，找出變化趨勢(shì)不明朗的節(jié)點(diǎn)，提高該節(jié)點(diǎn)的變異可能性，從而豐富基因組；同時(shí)，為了保證基因組的活力，在每代迭代中，不斷加入一定數(shù)量的自由染色體，即通過(guò)初始化隨機(jī)生成的染色體，參與下一次迭代。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種考慮分布式電源和配電自動(dòng)化裝置的配電網(wǎng)規(guī)劃方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及的是一種將遺傳算法引入配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃中，W提高配電網(wǎng)可靠性和 降低網(wǎng)損為目標(biāo)的考慮分布式電源和配電自動(dòng)化裝置的配電網(wǎng)規(guī)劃方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 分布式電源是可W并網(wǎng)或離網(wǎng)運(yùn)行的小型發(fā)電裝置。分布式電源接入配電網(wǎng)的最 明顯優(yōu)點(diǎn)、即可靠性的提升和網(wǎng)損的降低。
[0003] 分布式電源由于其分散布置的特點(diǎn)，可W更加靠近負(fù)荷側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)功率的局部 就地平衡，減少遠(yuǎn)距離功率輸送，達(dá)到降低網(wǎng)損的目的。在當(dāng)前分布式電源成本高企的情況 下，如何配置分布式電源，實(shí)現(xiàn)最大程度地減小配電網(wǎng)網(wǎng)損成為分布式電源規(guī)劃中的重要 問(wèn)題。同時(shí)，分布式電源的存在可W降低配電網(wǎng)停電概率，減少停電范圍和被迫停電負(fù)荷， 有助于提高配電網(wǎng)供電可靠性。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，分布式電源需要具備孤島運(yùn)行性能，從而實(shí)現(xiàn)局部區(qū)域內(nèi)的 持續(xù)供電。運(yùn)就要求分布式電源在相當(dāng)數(shù)量的負(fù)荷啟停時(shí)，具備跟隨負(fù)荷變化同時(shí)保持輸 出電壓、功率穩(wěn)定的能力。顯而易見(jiàn)，分布式電源容量和位置是影響上述能力的重要因素。 對(duì)分布式電源和控制孤島形成的配電自動(dòng)化裝置的規(guī)劃有現(xiàn)實(shí)意義。
[0005] 目前，在分布式電源規(guī)劃領(lǐng)域多使用傳統(tǒng)的優(yōu)化方法，人工智能方法尤其是遺傳 算法應(yīng)用較少。在僅有的遺傳算法應(yīng)用中，大多只考慮了固定負(fù)荷水平下的優(yōu)化結(jié)果，而實(shí) 際配電網(wǎng)中，負(fù)荷和分布式電源出力是時(shí)刻變化的，只用額定功率進(jìn)行優(yōu)化具有比較大的 局限性。而為了滿足負(fù)荷額定功率，常常做出分布式電源容量過(guò)大的規(guī)劃結(jié)果，因而損失了 經(jīng)濟(jì)性。
[0006] 配電自動(dòng)化裝置主要是指具有分段、聯(lián)絡(luò)、自動(dòng)分?jǐn)嗪椭睾瞎δ艿拈_(kāi)關(guān)裝置、信息 采集、分析和遠(yuǎn)傳裝置、自組網(wǎng)通信裝置W及具有四遙功能的饋線及設(shè)備智能終端裝置。目 前，配電自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展迅速，但是在實(shí)用過(guò)程中仍然停留在配電自動(dòng)化改造階段，并未在 配電網(wǎng)規(guī)劃中考慮配電自動(dòng)化裝置的應(yīng)用，更沒(méi)有從配電自動(dòng)化裝置安裝位置能角度進(jìn)行 優(yōu)化規(guī)劃。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種通過(guò)找到分布式電源的 最優(yōu)位置和容量W及配電自動(dòng)化裝置的最優(yōu)位置，從而提高配電網(wǎng)可靠性，減少平均缺供 電量，減少網(wǎng)損的W提高配電網(wǎng)可靠性和降低網(wǎng)損為目標(biāo)的考慮分布式電源和配電自動(dòng)化 裝置的配電網(wǎng)規(guī)劃方法。
[000引本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，一種分布式電源和配電自動(dòng)化裝置 優(yōu)化配置方法，它采用實(shí)時(shí)負(fù)荷曲線來(lái)獲得精確的配置方案;在不同的負(fù)荷水平，通過(guò)潮流 計(jì)算分析節(jié)點(diǎn)電壓、線路潮流和網(wǎng)絡(luò)損耗，通過(guò)該負(fù)荷水平下的配網(wǎng)可靠性評(píng)估計(jì)算缺供 電量等可靠性指標(biāo);所述的配電網(wǎng)規(guī)劃方法包括：
[0009] I)目標(biāo)函數(shù)的確定：
[0010]
… [001" 式中：
[001^ ;第i臺(tái)分布式電源的安裝成本
[oou]。誠(chéng)苗;第搶配電自動(dòng)化裝置的安裝成本
[0014] 第i臺(tái)分布式電源的運(yùn)行維護(hù)成本
[0015] j臺(tái)配電自動(dòng)化裝置的運(yùn)行維護(hù)成本
[0016] CIC:用戶供電中斷成本
[0017] Egen,J:第搶分布式電源發(fā)出的功率
[001引Eloss,1:第巧巾負(fù)荷水平下的電量損耗
[0019] Ki:第i種負(fù)荷水平下的配電網(wǎng)上網(wǎng)電價(jià)（YA怖）
[0020] Ki' ：第i種負(fù)荷水平下的配電網(wǎng)售電電價(jià)(Y/kWh)
[0021] a:共考慮化種負(fù)荷水平
[0022] Ndg:配電網(wǎng)中安裝的分布式電源總數(shù)
[0023] 化:配電網(wǎng)中安裝的配電自動(dòng)化裝置總數(shù)
[0024] CPVi:不考慮負(fù)荷增長(zhǎng)的資金折算率
[0025] CPV2:考慮負(fù)荷增長(zhǎng)的資金折算率
[0026] 在上述目標(biāo)函數(shù)中，考慮了分布式電源和配電自動(dòng)化裝置的安裝成本和運(yùn)行維護(hù) 成本，W及分布式電源發(fā)出電量和減少的網(wǎng)絡(luò)損耗產(chǎn)生的收益；同時(shí)該模型中考慮的經(jīng)濟(jì) 性的另外一個(gè)方面，是用戶的供電中斷成本。多種負(fù)荷水平、利率、通貨膨脹率、負(fù)荷增長(zhǎng)率 和設(shè)備經(jīng)濟(jì)壽命周期等多種因素也納入了該模型中；
[0027] 2)約束條件:等式約束條件是潮流方程，見(jiàn)式(6~7)，所有負(fù)荷水平下的配電網(wǎng)所 有節(jié)點(diǎn)均需滿足此約束;不平等約束主要包括節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)范圍和支路最大潮流約束等， 見(jiàn)式(8~9):
[0028； (后）
[0029； 饑
[0030] Vmin^Vj^Vmax j = 1 ： Nn (8)
[0031] Ii^Imax i = l：NBR (9)
[0032] 式中；
[0033] Nbr:配電網(wǎng)分支數(shù)
[0034] 佩:配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)
[0035] 3)染色體定義：
[0036] 定義每條染色體包含A、B兩部分字符:A部分為二進(jìn)制字符，表明了配電自動(dòng)化裝 置的位置，B部分為整數(shù)字符，表示相應(yīng)節(jié)點(diǎn)是否存在分布式電源，電源類(lèi)別及其相對(duì)容量； 兩部分的字符串的長(zhǎng)度分別為配電自動(dòng)化裝置備選位置數(shù)化LC和分布式電源備選位置數(shù) NclcdA部分字符為1時(shí)，說(shuō)明該位置存在配電自動(dòng)化裝置，為0則說(shuō)明沒(méi)有配電自動(dòng)化裝置;B 部分字符的對(duì)應(yīng)不同類(lèi)型和容量組合的分布式電源，若字符為0則說(shuō)明該位置沒(méi)有分布式 電源；
[0037] 4)基因的交叉變異:采用交叉和變異的方法進(jìn)行基因的迭代遺傳;交叉時(shí)，選用輪 盤(pán)法從上一代基因中選擇兩個(gè)父基因，并隨機(jī)選擇多個(gè)交叉點(diǎn)進(jìn)行交叉，生成一對(duì)子基因；
[0038] 基因的突變可W分S步進(jìn)行：
[0039] 第一步.改變配電自動(dòng)化裝置的位置:在染色體A部分中，隨機(jī)選擇兩個(gè)分別為0和 1的位置進(jìn)行字符互換，即表示將某位置的配電自動(dòng)化裝置移至另一位置；
[0040] 第二步.改變分布式電源的位置:在染色體B部分中，隨機(jī)選擇兩個(gè)分別為0和非0 的位置進(jìn)行字符互換，即表示將某位置的分布式電源移至另一位置；
[0041 ]第=步.改變分布式電源的類(lèi)型和容量：在染色體B部分中，隨機(jī)選擇一個(gè)非0字 符，并生成另外一個(gè)隨機(jī)整數(shù)字符替代該字符，即表示將該位置的分布式電源更改為其他 類(lèi)型和容量組合；
[0042] 在染色體的變異中，還可W采用啟發(fā)式的變異方法;通過(guò)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)數(shù)值歷代變 化情況，找出變化趨勢(shì)不明朗的節(jié)點(diǎn)，提高該節(jié)點(diǎn)的變異可能性，從而豐富基因組；同時(shí)，為 了保證基因組的活力，在每代迭代中，不斷加入一定數(shù)量的自由染色體，即通過(guò)初始化隨機(jī) 生成的染色體，參與下一次迭代。
[0043] 作為優(yōu)選:在所述目標(biāo)函數(shù)中，在設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命周期中，用累積現(xiàn)金價(jià)值法評(píng)估 整個(gè)配網(wǎng)的投資和收益；由于配電網(wǎng)中分布式電源和配電自動(dòng)化裝置設(shè)備的使用壽命是有 限的，同時(shí)在此周期中負(fù)荷水平是不斷增長(zhǎng)的，運(yùn)就需要將配電網(wǎng)的投資收益情況折算到 統(tǒng)一的時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析;運(yùn)里采用的累積現(xiàn)金價(jià)值法是將資金流折算到所考慮時(shí) 段的第一年;具體如下式所示：
[0044] L2),
[0045] 餅:，
[0046] (4)，
[0047] (5),
[004引 式中；
[0049] 設(shè)備經(jīng)濟(jì)壽命周期，
[0050] Iinf:利率，
[0化1] lint:通貨膨脹率，
[0化2] Lg:負(fù)荷增長(zhǎng)率，
[0053] 在所述約束條件中，不平等約束主要包括節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)范圍和支路最大潮流約束 等，見(jiàn)式(8~9):
[0054] 在分布式電源與負(fù)荷形成的孤島中，忽略孤島穩(wěn)定性問(wèn)題，主要考慮分布式電源 和儲(chǔ)能裝置出力不足時(shí)需要削減負(fù)荷對(duì)供電可靠性的影響；
[0055] 對(duì)于每個(gè)孤島，有：
[0056] (10)
[0057] 網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的考慮，分布式電源滲透率應(yīng)在一定范圍之內(nèi)
[0化引 QU
[0化9] 式中
[0060] Kp:分布式電源滲透率上限 [0061 ]戶三;第i臺(tái)DG的容量 [006^ iL:第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷
[0063] 在所述染色體定義中，在不等式約束式（11)的范圍內(nèi)，生成隨機(jī)數(shù)，對(duì)各位置的配 電自動(dòng)化裝置和分布式電源配置情況進(jìn)行初始化；
[0064] 遺傳迭代過(guò)程中的適應(yīng)性函數(shù)即為式（1)中的目標(biāo)函數(shù)和式(6~9)所述約束條 件；需要指出的是，優(yōu)化計(jì)算的最終結(jié)果應(yīng)滿足所有約束條件，但是為了保證基因的豐富 性，避免陷入局部最優(yōu)，在迭代過(guò)程中出現(xiàn)超出約束的染色體時(shí)，通過(guò)懲罰函數(shù)降低其適應(yīng) 度，而非直接剔除基因庫(kù)。
[0065] 本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)是W配電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性綜合最優(yōu)為目標(biāo)，給出了采用遺傳算 法進(jìn)行配電網(wǎng)中分布式電源和配電自動(dòng)化裝置的優(yōu)化規(guī)劃的方法，它主要包括:在不同負(fù) 荷水平下分布式電源和配電自動(dòng)化裝置的建模方法，W可靠性和網(wǎng)損綜合最優(yōu)為目標(biāo)的配 電網(wǎng)優(yōu)化模型。
[0066] 本發(fā)明提出了分布式電源容量、位置和配電自動(dòng)化裝置位置為核屯、的染色體編碼 方法;給出了適用于配電網(wǎng)優(yōu)化的染色體交叉變異遺傳算法;考慮不同負(fù)荷水平下的配電 網(wǎng)優(yōu)化，并將經(jīng)濟(jì)性納入了優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0067] 圖1是本發(fā)明所述定義每條染色體A、B部分字符的位置關(guān)系圖。
[0068] 圖2是本發(fā)明所述基因交叉過(guò)程示意圖。
[0069] 圖3是本發(fā)明所述基因突變的過(guò)程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0070] 下面將結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的介紹：本發(fā)明通過(guò)遺傳算法，給 出了計(jì)算分布式電源配置位置和容量、W及配電自動(dòng)化裝置位置的方法，形成了配電網(wǎng)規(guī) 劃方法。之前的解決方法中，常常只考慮了最大峰值負(fù)荷來(lái)進(jìn)行分布式電源和配電自動(dòng)化 裝置的優(yōu)化，而本方法對(duì)不同負(fù)荷水平進(jìn)行建模?？紤]到分布式電源的建設(shè)運(yùn)維成本，并不 需要滿足最大負(fù)荷，而是追求最大利用效率和經(jīng)濟(jì)性。
[0071] 本發(fā)明配電網(wǎng)規(guī)劃方法的主要目標(biāo):為了針對(duì)不同的負(fù)荷水平進(jìn)行建模，本發(fā)明 采用實(shí)時(shí)負(fù)荷曲線來(lái)獲得精確的配置方案。在不同的負(fù)荷水平，通過(guò)潮流計(jì)算分析節(jié)點(diǎn)電 壓、線路潮流和網(wǎng)絡(luò)損耗，通過(guò)該負(fù)荷水平下的配網(wǎng)可靠性評(píng)估計(jì)算缺供電量等可靠性指 標(biāo)。
[0072] 本發(fā)明所述的配電網(wǎng)規(guī)劃方法采用近似的通用負(fù)荷曲線，具體包括：
[0073] 1)目標(biāo)函數(shù)： 到
(1)
[0075] 式中；
[0076] ;第1臺(tái)分布式電源的安裝成本，
[0077] Co誠(chéng);第搶配電自動(dòng)化裝置的安裝成本，
[0078] 第i臺(tái)分布式電源的運(yùn)行維護(hù)成本，
[00巧]:第j臺(tái)配電自動(dòng)化裝置的運(yùn)行維護(hù)成本，
[0080] CIC:用戶供電中斷成本，
[0081 ] Egen, j :第j臺(tái)分布式電源發(fā)出的功率，
[0082] Eioss,1:第巧巾負(fù)荷水平下的電量損耗，
[00削 Ki:第i種負(fù)荷水平下的配電網(wǎng)上網(wǎng)電價(jià)(YA怖），
[0084] Ki'：第i種負(fù)荷水平下的配電網(wǎng)售電電價(jià)(YAWh)，
[0085] 化:共考慮化種負(fù)荷水平，
[0086] Ndg:配電網(wǎng)中安裝的分布式電源總數(shù)，
[0087] 化:配電網(wǎng)中安裝的配電自動(dòng)化裝置總數(shù)，
[0088] CPVi:不考慮負(fù)荷增長(zhǎng)的資金折算率，
[0089] CPV2:考慮負(fù)荷增長(zhǎng)的資金折算率；
[0090] 在上述目標(biāo)函數(shù)中，考慮了分布式電源和配電自動(dòng)化裝置的安裝成本和運(yùn)行維護(hù) 成本，W及分布式電源發(fā)出電量和減少的網(wǎng)絡(luò)損耗產(chǎn)生的收益；同時(shí)該模型中考慮的經(jīng)濟(jì) 性的另外一個(gè)方面，是用戶的供電中斷成本。多種負(fù)荷水平、利率、通貨膨脹率、負(fù)荷增長(zhǎng)率 和設(shè)備經(jīng)濟(jì)壽命周期等多種因素也納入了該模型中。
[0091] 在設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命周期中，用累積現(xiàn)金價(jià)值法評(píng)估整個(gè)配網(wǎng)的投資和收益。由于 配電網(wǎng)中分布式電源和配電自動(dòng)化裝置設(shè)備的使用壽命是有限的，同時(shí)在此周期中負(fù)荷水 平是不斷增長(zhǎng)的，運(yùn)就需要將配電網(wǎng)的投資收益情況折算到統(tǒng)一的時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分 析。運(yùn)里采用的累積現(xiàn)金價(jià)值法是將資金流折算到所考慮時(shí)段的第一年，具體如下式所示：
[oow]
(這)，
[0093] (3)，
[0094] (4)，
[0095] 巧').，
[0096] 式中；
[0097] EL設(shè)備經(jīng)濟(jì)壽命周期，
[009引 Iinf:利率，
[0099] lint:通貨膨脹率，
[0100] Lg:負(fù)荷增長(zhǎng)率，
[0101] 2)約束條件:等式約束條件是潮流方程，見(jiàn)式(6~7)，所有負(fù)荷水平下的配電網(wǎng)所 有節(jié)點(diǎn)均需滿足此約束;不平等約束主要包括節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)范圍和支路最大潮流約束等， 見(jiàn)式(8~9):
[0102] (6),
[0103] (7)
[0104] Vmin^Vj^Vmax j = 1 ： Nn (8)，
[0105] i = l:NBR (9)，
[0106] 式中；
[0…7] Nbr :配電網(wǎng)分支數(shù)
[010引 Nn:配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)
[0109] 在分布式電源與負(fù)荷形成的孤島中，忽略孤島穩(wěn)定性問(wèn)題，主要考慮分布式電源 和儲(chǔ)能裝置出力不足時(shí)需要削減負(fù)荷對(duì)供電可靠性的影響；
[0110] 對(duì)平錠本觀.鉛_右.
[0111] (10)，
[0112] 詞絡(luò)穩(wěn)定性的考慮，分布式電源滲透率應(yīng)在一定范圍之內(nèi)；
[0113] (11);
[0114] 巧甲；
[0115] Kp:分布式電源滲透率上限，
[0116] 巧^。^':第i臺(tái)DG的容量，
[0117] 第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷；
[0118] 3)染色體定義:見(jiàn)圖1所示，定義每條染色體包含A、B兩部分字符:A部分為二進(jìn)制 字符，表明了配電自動(dòng)化裝置的位置，B部分為整數(shù)字符，表示相應(yīng)節(jié)點(diǎn)是否存在分布式電 源，電源類(lèi)別及其相對(duì)容量。兩部分的字符串的長(zhǎng)度分別為配電自動(dòng)化裝置備選位置數(shù)化LC 和分布式電源備選位置數(shù)NglcdA部分字符為I時(shí)，說(shuō)明該位置存在配電自動(dòng)化裝置，為O則說(shuō) 明沒(méi)有配電自動(dòng)化裝置。B部分字符的對(duì)應(yīng)不同類(lèi)型和容量組合的分布式電源，若字符為O 則說(shuō)明該位置沒(méi)有分布式電源。
[0119] 在不等式約束式（11)的范圍內(nèi)，生成隨機(jī)數(shù)，對(duì)各位置的配電自動(dòng)化裝置和分布 式電源配置情況進(jìn)行初始化。
[0120] 遺傳迭代過(guò)程中的適應(yīng)性函數(shù)即為式（1)中的目標(biāo)函數(shù)和式(6~9)所述約束條 件。需要指出的是，優(yōu)化計(jì)算的最終結(jié)果應(yīng)滿足所有約束條件，但是為了保證基因的豐富 性，避免陷入局部最優(yōu)，在迭代過(guò)程中出現(xiàn)超出約束的染色體時(shí)，通過(guò)懲罰函數(shù)降低其適應(yīng) 度，而非直接剔除基因庫(kù)。
[0121] 4)基因的交叉變異:采用交叉和變異的方法進(jìn)行基因的迭代遺傳;交叉時(shí)，選用輪 盤(pán)法從上一代基因中選擇兩個(gè)父基因，并隨機(jī)選擇多個(gè)交叉點(diǎn)進(jìn)行交叉，生成一對(duì)子基因； 見(jiàn)圖2所示。
[0122] 基因的突變可W分S步進(jìn)行:見(jiàn)圖3所示，
[0123] 1)改變配電自動(dòng)化裝置的位置:在染色體A部分中，隨機(jī)選擇兩個(gè)分別為0和1的位 置進(jìn)行字符互換，即表示將某位置的配電自動(dòng)化裝置移至另一位置；
[0124] 2)改變分布式電源的位置:在染色體B部分中，隨機(jī)選擇兩個(gè)分別為0和非0的位置 進(jìn)行字符互換，即表示將某位置的分布式電源移至另一位置；
[0125] 3)改變分布式電源的類(lèi)型和容量:在染色體B部分中，隨機(jī)選擇一個(gè)非0字符，并生 成另外一個(gè)隨機(jī)整數(shù)字符替代該字符，即表示將該位置的分布式電源更改為其他類(lèi)型和容 量組合。
[0126] 在染色體的變異中，還可W采用啟發(fā)式的變異方法。通過(guò)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)數(shù)值歷代變 化情況，找出變化趨勢(shì)不明朗的節(jié)點(diǎn)，提高該節(jié)點(diǎn)的變異可能性，從而豐富基因組；同時(shí)，為 了保證基因組的活力，在每代迭代中，不斷加入一定數(shù)量的自由染色體，即通過(guò)初始化隨機(jī) 生成的染色體，參與下一次迭代。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮分布式電源和配電自動(dòng)化裝置的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，它采用預(yù)測(cè)的實(shí)時(shí)負(fù)荷 曲線來(lái)獲得精確的規(guī)劃方案;在不同的負(fù)荷水平，通過(guò)潮流計(jì)算分析節(jié)點(diǎn)電壓、線路潮流和 網(wǎng)絡(luò)損耗，通過(guò)該負(fù)荷水平下的配網(wǎng)可靠性評(píng)估計(jì)算缺供電量等可靠性指標(biāo);其特征在于 所述的配電網(wǎng)規(guī)劃方法包括： 1) 目標(biāo)函數(shù)的確定：式中： Co別:第i臺(tái)分布式電源的安裝成本 Cm說(shuō)5 ;第搶配電自動(dòng)化裝置的安裝成本 63?? :第i臺(tái)分布式電源的運(yùn)行維護(hù)成本 ;第j臺(tái)配電自動(dòng)化裝置的運(yùn)行維護(hù)成本 CIC:用戶供電中斷成本 Egew :第j臺(tái)分布式電源發(fā)出的功率 61。33,1:第巧巾負(fù)荷水平下的電量損耗 Κι:第i種負(fù)荷水平下的配電網(wǎng)上網(wǎng)電價(jià)(Y/kWh) ri:第i種負(fù)荷水平下的配電網(wǎng)售電電價(jià)(Y/kWh) 化:共考慮化種負(fù)荷水平 Nd。配電網(wǎng)中安裝的分布式電源總數(shù) 化:配電網(wǎng)中安裝的配電自動(dòng)化裝置總數(shù) CPVi:不考慮負(fù)荷增長(zhǎng)的資金折算率 CPV2:考慮負(fù)荷增長(zhǎng)的資金折算率 在上述目標(biāo)函數(shù)中，考慮了分布式電源和配電自動(dòng)化裝置的安裝成本和運(yùn)行維護(hù)成 本，W及分布式電源發(fā)出電量和減少的網(wǎng)絡(luò)損耗產(chǎn)生的收益；同時(shí)該模型中考慮的經(jīng)濟(jì)性 的另外一個(gè)方面，是用戶的供電中斷成本。多種負(fù)荷水平、利率、通貨膨脹率、負(fù)荷增長(zhǎng)率和 設(shè)備經(jīng)濟(jì)壽命周期等多種因素也納入了該模型中； 2) 約束條件:等式約束條件是潮流方程，見(jiàn)式(6~7)，所有負(fù)荷水平下的配電網(wǎng)所有節(jié) 點(diǎn)均需滿足此約束;不平等約束主要包括節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)范圍和支路最大潮流約束等，見(jiàn)式 (8 ~9):li^Imax i = l：NBR (9) 式中： Nbr:配電網(wǎng)分支數(shù) Nn:配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù) 3) 染色體定義： 定義每條染色體包含A、B兩部分字符:A部分為二進(jìn)制字符，表明了配電自動(dòng)化裝置的 位置，B部分為整數(shù)字符，表示相應(yīng)節(jié)點(diǎn)是否存在分布式電源，電源類(lèi)別及其相對(duì)容量;兩部 分的字符串的長(zhǎng)度分別為配電自動(dòng)化裝置備選位置數(shù)NsLC和分布式電源備選位置數(shù)化LC ; A 部分字符為1時(shí)，說(shuō)明該位置存在配電自動(dòng)化裝置，為0則說(shuō)明沒(méi)有配電自動(dòng)化裝置;B部分 字符的對(duì)應(yīng)不同類(lèi)型和容量組合的分布式電源，若字符為0則說(shuō)明該位置沒(méi)有分布式電源； 4) 基因的交叉變異:采用交叉和變異的方法進(jìn)行基因的迭代遺傳;交叉時(shí)，選用輪盤(pán)法 從上一代基因中選擇兩個(gè)父基因，并隨機(jī)選擇多個(gè)交叉點(diǎn)進(jìn)行交叉，生成一對(duì)子基因； 基因的突變可W分Ξ步進(jìn)行： 第一步.改變配電自動(dòng)化裝置的位置:在染色體A部分中，隨機(jī)選擇兩個(gè)分別為0和1的 位置進(jìn)行字符互換，即表示將某位置的配電自動(dòng)化裝置移至另一位置； 第二步.改變分布式電源的位置:在染色體B部分中，隨機(jī)選擇兩個(gè)分別為0和非0的位 置進(jìn)行字符互換，即表示將某位置的分布式電源移至另一位置； 第Ξ步.改變分布式電源的類(lèi)型和容量:在染色體B部分中，隨機(jī)選擇一個(gè)非0字符，并 生成另外一個(gè)隨機(jī)整數(shù)字符替代該字符，即表示將該位置的分布式電源更改為其他類(lèi)型和 容量組合； 在染色體的變異中，還可W采用啟發(fā)式的變異方法;通過(guò)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)數(shù)值歷代變化情 況，找出變化趨勢(shì)不明朗的節(jié)點(diǎn)，提高該節(jié)點(diǎn)的變異可能性，從而豐富基因組；同時(shí)，為了保 證基因組的活力，在每代迭代中，不斷加入一定數(shù)量的自由染色體，即通過(guò)初始化隨機(jī)生成 的染色體，參與下一次迭代。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮分布式電源和配電自動(dòng)化裝置的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，其特 征在于： 在所述目標(biāo)函數(shù)中，在設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命周期中，用累積現(xiàn)金價(jià)值法評(píng)估整個(gè)配網(wǎng)的投 資和收益；由于配電網(wǎng)中分布式電源和配電自動(dòng)化裝置設(shè)備的使用壽命是有限的，同時(shí)在 此周期中負(fù)荷水平是不斷增長(zhǎng)的，運(yùn)就需要將配電網(wǎng)的投資收益情況折算到統(tǒng)一的時(shí)間節(jié) 點(diǎn)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析;運(yùn)里采用的累積現(xiàn)金價(jià)值法是將資金流折算到所考慮時(shí)段的第一年； 具體如下式所示：C5), 式中： EL設(shè)備經(jīng)濟(jì)壽命周期， I inf :利率， lint:通貨膨脹率， Lg:負(fù)荷增長(zhǎng)率， 在所述約束條件中，不平等約束主要包括節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)范圍和支路最大潮流約束等， 見(jiàn)式(8~9): 在分布式電源與負(fù)荷形成的孤島中，忽略孤島穩(wěn)定性問(wèn)題，主要考慮分布式電源和儲(chǔ) 能裝置出力不足時(shí)需要削減負(fù)荷對(duì)供電可靠性的影響； 對(duì)于每個(gè)孤島，有：(10) 對(duì)于整個(gè)配電網(wǎng)，處于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的考慮，分布式電源滲透率應(yīng)在一定范圍之內(nèi)。1) 式中 Kp:分布式電源滲透率上限 戶；第i臺(tái)DG的容量 巧"1/:第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷 在所述染色體定義中，在不等式約束式（11)的范圍內(nèi)，生成隨機(jī)數(shù)，對(duì)各位置的配電自 動(dòng)化裝置和分布式電源配置情況進(jìn)行初始化； 遺傳迭代過(guò)程中的適應(yīng)性函數(shù)即為式（1)中的目標(biāo)函數(shù)和式(6~9)所述約束條件；需 要指出的是，優(yōu)化計(jì)算的最終結(jié)果應(yīng)滿足所有約束條件，但是為了保證基因的豐富性，避免 陷入局部最優(yōu)，在迭代過(guò)程中出現(xiàn)超出約束的染色體時(shí)，通過(guò)懲罰函數(shù)降低其適應(yīng)度，而非 直接剔除基因庫(kù)。
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK105977966SQ201610304859
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】周志芳, 傅旭華, 王蕾, 王坤, 白樺, 曾建梁, 姚燕, 查偉強(qiáng)
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院