含風(fēng)電及小水電群的配電網(wǎng)無功優(yōu)化策略研究

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和配電網(wǎng)負(fù)荷的多元化,電力用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求越來越高。配電網(wǎng)電壓質(zhì)量與無功功率緊密相關(guān),故對(duì)無功進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理地管理十分重要。因能源枯竭和環(huán)境污染問題的惡化,推廣清潔可再生能源勢(shì)在必行,風(fēng)電和小水電作為分布式可再生清潔能源發(fā)電的代表,正被大量地接入配網(wǎng)。但是,大規(guī)模分布式發(fā)電(Distributed Generation,DG)并網(wǎng)也將帶來例如降低電壓質(zhì)量等一系列負(fù)面影響。因此,論文對(duì)含風(fēng)電和小水電群的配網(wǎng)無功優(yōu)化問題進(jìn)行研究具有重要意義。在含風(fēng)電和小水電(特別是徑流式)的配電網(wǎng)中,負(fù)荷變化和可再生能源發(fā)電輸出功率的不斷波動(dòng)增加了無功優(yōu)化的難度,另外,優(yōu)化周期內(nèi)無功補(bǔ)償設(shè)備動(dòng)作次數(shù)的限制進(jìn)一步使得實(shí)時(shí)優(yōu)化更加困難。為有效解決功率波動(dòng)情況下的配網(wǎng)無功優(yōu)化問題,論文基于分時(shí)段靜態(tài)思想提出了自適應(yīng)分段策略。該策略將整個(gè)優(yōu)化周期自動(dòng)劃分為若干時(shí)段,各時(shí)段持續(xù)時(shí)間由DG輸出和負(fù)荷需求的實(shí)時(shí)波動(dòng)程度確定,即處于同一個(gè)時(shí)段上某DG輸出或負(fù)荷值波動(dòng)較小。在此基礎(chǔ)上,計(jì)及運(yùn)行環(huán)境變化和決策需求,論文進(jìn)一步提出了含決策偏好的分段方法,使得分段結(jié)果同時(shí)受到波動(dòng)程度和偏好因子大小的影響。通過仿真證明,自適應(yīng)分段策略不僅能有效處理功率波動(dòng),而且可以為實(shí)現(xiàn)無功動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)提供一條有效途徑。目前,多目標(biāo)粒子群優(yōu)化(Multi-Objective Particle Swarm Optimization,MOPSO)算法已被大量應(yīng)用于求解無功優(yōu)化問題。但是,MOPSO仍存在種群信息共享率低,Pareto最優(yōu)解集多樣性難以保證以及早熟收斂等缺點(diǎn)。為此,論文提出了基于信息共享策略的多目標(biāo)粒子群優(yōu)化(Multi-Objective Particle Swarm Optimization based on Information Sharing Strategy,MOPSO-IS)算法。信息共享策略基于精英粒子對(duì)速度更新公式進(jìn)行改進(jìn),可有效促進(jìn)種群內(nèi)部信息流通。為提高解的收斂精度和使其分布更加均勻,MOPSO-IS還引進(jìn)了混沌變異、外部存檔等策略。此外,論文對(duì)MOPSO-IS算法的收斂性和時(shí)間復(fù)雜度也進(jìn)行了分析。通過對(duì)ZDT測(cè)試函數(shù)集的仿真表明,與同類算法相比,MOPSO-IS算法可以同時(shí)改善非劣解集的收斂精度和多樣性,能更有效地跳出局部最優(yōu),避免種群高度聚集,且由混沌變異引進(jìn)的新參數(shù)對(duì)算法性能影響較小。MOPSO-IS算法的提出為求解多目標(biāo)無功優(yōu)化問題提供了更加高效和優(yōu)異的渠道。論文無功優(yōu)化充分利用了風(fēng)電和小水電的無功調(diào)節(jié)能力,將其作為連續(xù)無功電源納入優(yōu)化模型之中。通過對(duì)IEEE33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的仿真發(fā)現(xiàn),采用MOPSO-IS算法求解無功優(yōu)化模型可得到一組分布較為均勻的最優(yōu)解集;優(yōu)化之后的網(wǎng)絡(luò)有功損耗和電壓偏差明顯減小,負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓越限情況得到明顯改善;對(duì)電容器組補(bǔ)償量的適度懲罰使DG的無功調(diào)節(jié)能力得到優(yōu)先利用,在改善網(wǎng)損和電壓偏差的同時(shí)減小了電容器組投入的補(bǔ)償量,節(jié)約了補(bǔ)償設(shè)備投資成本;自適應(yīng)分段策略的應(yīng)用不僅反映了DG出力和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的波動(dòng),而且滿足了無功補(bǔ)償設(shè)備在優(yōu)化周期內(nèi)的動(dòng)作次數(shù)約束,避免了頻繁投切。 【關(guān)鍵詞】：配電網(wǎng)無功優(yōu)化 分布式發(fā)電技術(shù) 自適應(yīng)分段 多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法 信息共享
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM761.12
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-23
• 1.1 選題背景和研究意義9-11
• 1.2 分布式發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 DG并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)展概況11-13
• 1.2.2 各種分布式發(fā)電的特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀13-14
• 1.3 配電網(wǎng)無功優(yōu)化研究現(xiàn)狀14-20
• 1.3.1 無功補(bǔ)償裝置14-15
• 1.3.2 含分布式發(fā)電的配網(wǎng)無功優(yōu)化研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.3 無功優(yōu)化算法研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4 本文主要工作20-23
• 2 分布式發(fā)電并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)無功功率的影響23-41
• 2.1 分布式發(fā)電的分類23-24
• 2.2 DG配置對(duì)配網(wǎng)無功的影響24-28
• 2.3 雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組出力特性對(duì)配網(wǎng)無功的影響28-36
• 2.3.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分類28-29
• 2.3.2 雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率特性分析29-32
• 2.3.3 基于自適應(yīng)分段策略的波動(dòng)性處理方法32-36
• 2.4 小水電群出力特性對(duì)配網(wǎng)無功的影響36-38
• 2.4.1 含徑流式小水電群的配電網(wǎng)運(yùn)行方式分類36
• 2.4.2 小水電輸出功率特性分析36-38
• 2.5 本章小結(jié)38-41
• 3 基于信息共享策略的多目標(biāo)無功優(yōu)化粒子群算法41-55
• 3.1 PSO算法的基本原理和相關(guān)改進(jìn)41-42
• 3.2 基于信息共享策略的多目標(biāo)無功優(yōu)化粒子群算法設(shè)計(jì)42-46
• 3.2.1 信息共享策略42-43
• 3.2.2 混沌變異策略43-44
• 3.2.3 外部存檔及檔案集維護(hù)策略44-45
• 3.2.4 基于臨時(shí)種群的選擇策略45
• 3.2.5 隨機(jī)變異45-46
• 3.3 基于信息共享策略的多目標(biāo)無功優(yōu)化粒子群算法性能分析46-49
• 3.3.1 MOPSO-IS算法收斂性分析46-48
• 3.3.2 MOPSO-IS算法時(shí)間復(fù)雜度分析48-49
• 3.4 基于信息共享策略的多目標(biāo)無功優(yōu)化粒子群算法性能測(cè)試49-53
• 3.4.1 MOPSO-IS算法性能綜合評(píng)價(jià)49-53
• 3.4.2 部分參數(shù)對(duì)算法性能的影響53
• 3.5 本章小結(jié)53-55
• 4 含風(fēng)電及小水電群的配網(wǎng)多目標(biāo)無功優(yōu)化研究55-69
• 4.1 含風(fēng)電及小水電群的配網(wǎng)無功優(yōu)化策略簡述55-56
• 4.2 含風(fēng)電及小水電群的配網(wǎng)無功優(yōu)化數(shù)學(xué)模型56-58
• 4.3 基于MOPSO-IS算法的配電網(wǎng)無功優(yōu)化流程58
• 4.4 含風(fēng)電及小水電群的配網(wǎng)多目標(biāo)無功優(yōu)化算例分析58-68
• 4.4.1 IEEE33 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的改進(jìn)及參數(shù)設(shè)置58-62
• 4.4.2 仿真結(jié)果及分析62-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 5 結(jié)論和展望69-73
• 5.1 本文主要工作總結(jié)69-71
• 5.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)71
• 5.3 本文的不足及后續(xù)工作71-73
• 致謝73-75
• 參考文獻(xiàn)75-81
• 附錄81
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄81
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間取得的科研成果目錄81

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