一种电力系统中使分布式电源接入主动配电网的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种电力系统中使分布式电源接入主动配电网的方法，属于电力系统 动态性能分析技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前分布式电源主要包括光伏并网发电系统、燃料电池并网发电系统、微型燃气 轮机并网发电系统、蓄电池储能系统W及风力并网发电系统等。研究分布式电源并网对主 动配电网的影响至少需要考虑两个方面的内容；分布式电源建模和主动配电网控制策略。 现有的分析方法W建立较为精确的分布式电源模型为主，系统级的控制和协调出力并没有 深入研究。而实际运行过程中不同时刻下对应的外界环境情况不同，分布式电源最佳出力 和出力状况不同，分布式电源之间出力的协调情况也不相同。为了保证配电网络运行情况 符合实际，研究分布式电源与主动配电网之间的相互作用需要考虑系统的控制协调策略， 在建立精确分布式电源模型的基础上，结合外界环境变化，研究分布式电源并网的影响。
[0003] 针对不同的分布式电源，研究其对配电网短路电流、继电保护和电压分布等的影 响，需要根据分布式电源类型设置外界环境变化参数，考虑光照强度、风速、压力机特性、分 布式电源类型、储能类型及方式等因素。分布式电源随外界环境参数变化其出力结果不同， 需要在模型中较为精确地体现出来。
[0004] 常见的光伏电池数学模型主要包括理想模型、单二极管模型和双二极管模型。光 伏电池等效电路如图1所示，忽略电池内部所有损耗，光伏电池由一个光生电流源Iph和一 个二极管D并联组成。其中二极管不是一个在导通和关断两种模式间切换的理想型开关元 件，其电压和电流之间存在连续性非线性关系。同时还考虑内部损耗，通过增加串联电阻氏 和并联电阻来模拟。其输出伏安特性为：
[0005]
【主权项】
I. 一种电力系统中使分布式电源接入主动配电网的方法，其特征在于该方法包括以下 步骤： (1) 设电力系统的主动配电网中有Nnig个微电网，根据遗传算法，得到微电网出力控制 子染色体矩阵PMe，子染色体矩阵Pk的行号与微电网的序号相对应，行向量为相应微电网的 日前出力计划，子染色体矩阵PMe的列向量相应微电网在各时刻的控制输出，微电网出力控 制子染色体矩阵PMe为：
其中，Pmcu为第i个微电网在j时段的控制输出； 根据电力系统运行特性，当第i个微电网在日前计划交互功率中j时刻的功率Pmi，j>〇 时，微电网呈负载性，则上述出力控制子染色体矩阵Pk中的元素PMM，j=O; (2) 根据遗传算法，得到电力系统中分布式电源的子染色体编码矩阵为：
其中，Ndg为分布式电源个数，PDM，j为第i个分布式电源在j时段的控制输出； (3) 根据上述微电网出力控制子染色体矩阵和分布式电源的子染色体编码矩阵，使遗 传算法的个体用下述H表示，以使分布式电源接入主动配电网：
(4) 定义当电力系统的第i个微电网的公共连接点处交互功率日前计划在j时段的交 互功率PmijX)时，微电网为负载性，且p2 j= 1、pUj= 0,pnj为第i个微电网j时刻的 发电状态，P为第i个分布式电源j时刻的发电状态；当电力系统的第i个微电网的公 共连接点处交互功率日前计划在j时段的交互功率P1^jSO时，微电网为电源性，且P2，j =0、Plij= 1，并得到以下电力系统的源/载互斥矩阵：
(5) 根据上述电力系统微电网出力控制子染色体矩阵、分布式电源的子染色体编码矩 阵和源/载互斥矩阵，随机产生微电网单元有功出力子染色体编码矩阵Pk中各元素，即第 i个微电网j时刻的发电功率为： PiGijJ=Pli,jIPmi,jIXRand 其中，Rand为O~1之间的随机数，Pmu为第i个微电网在j时段的公共连接点处交 互功率； (6) 随机产生分布式电源有功出力子染色体编码矩阵Pw中各元素，即第i个微电网j 时刻的发电功率为： Pdgijj=PDGijaxXRand 式中：Pllcijlax为分布式电源的出力上限； (7) 设定电力系统中主动配电网互动调度决策控制变量的初始群体为三维向量 ，群体规模为M，三维向量中的第k个元素为：
(8) 得到初始群体后，对染色体编码，随机生成初始种群，将遗传代数置为G= 1，计算 群体中每个个体的适应度函数大小和相对适应度大小，即作为个体被遗传到下一代群体中 的概率；然后采用盘轮法产生〇~1之间的随机数，确定个体被选中遗传给下一代，设置 保留算子，保留父代优良个体，从中各选择两个微电网交互功率子染色体父代和分布式电 源出力子染色体父代，然后生成〇~1随机数，生成介于1~24之间的随机交叉位j，在 交叉位j上对父代两个列向量进行交叉，生成新的子染色体Sl和S2 ;接下来随机选择不 同分布式电源发电机组，即选择两个行向量，随机产生变异的起始位nl和终止位n2,满足 I<nl<n2 < 24 ;变异操作，形成新的染色体，计算种群的目标函数值和适应度，进而形成 下一代种群，将遗传代数置为G=G+1，此时判断是否满足终止条件，如果满足，结束计算， 如果不满足，则从第（8)步开始继续计算； (9) 满足终止条件计算结束后，得到的三维向量Ml:V+Afw；)x24rf^为电力系统中 微电网和分布式电源在特定时段内的最优功率分配，在此基础上便可以分析分布式电源并 网对主动配电网稳态和暂态性能影响。
【专利摘要】本发明涉及一种电力系统中使分布式电源接入主动配电网的方法，属于电力系统动态性能分析技术领域。本方法在建立精确分布式电源模型的基础上，借助遗传算法的通用框架求解复杂的非线性动态问题，外界环境变化通过模型状态输出量变化来体现，将主动配电网络节点状态统一起来，通过流程相对简单的算法进行处理，可以方便的在电路分析平台中实现。本方法采用了基于实数编码的遗传算法，算法结构和流程固定，可以借助计算机编程实现，便于较大规模的分布式电源并网分析，计算过程简单高效。在系统层面协调控制的基础上可以研究较大规模分布式电源并网对主动配电网稳态和暂态性能的影响，分析结果可靠。
【IPC分类】H02J3-46, G06N3-12
【公开号】CN104716672
【申请号】CN201510107974
【发明人】赵明欣, 惠慧, 张伟, 余占清, 朱童, 刘伟, 刘俊旭, 胡婷婷
【申请人】国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网山东省电力公司烟台供电公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年3月12日