淺析分布式發電機在配電網中的優化配置

秦玉書+朱丹

【摘 要】 配電網是協調經濟、社會同步發展的公共基礎設施，在技術革新和投資力度增大的雙重推動下，我國配電網的優化發展取得優異成績。分布式發電機是配電網的核心組成之一，在分布式發電機接入配電網時，會對電網傳輸損耗產生一定的影響，其影響程度主要取決于分布式發電機在配電網中的所處位置和注入容量。本文敘述了分布式發電機的概念和特點，提出對分布式發電機在配電網中的優化配置研究，為電力技術的發展提供理論參考。

【關鍵詞】 分布式 發電機 配電網 配置應用

1 分布式發電的概念和特點

分布式發是與傳統的大載荷、集中式相對應而言的新式分散性發電技術，也可稱其為分布式能源利用的發電方式。與觀點客戶零距離、容量小、靈活可調、運行電壓要求不高，最重要一點是清潔、可再生，利用沼氣、太陽能、生物質能、微型燃機、風力、水利和天然氣等可再生能源就可實現發電，一般采用熱電聯動發電方式。

分布式發電的特點體現在以下幾個方面：

（1）發電的目的；（2）發電裝置的安裝地點；（3）發電裝置的容量；（4）所發電能的覆蓋域；（5）發電技術；（6）對環境的影響；（7）運行模式；（8）發電裝置的所有權；（9）發電量所占的份額。其中最受關注的要數（2）和（3）兩點，在特定的條件下鎖定分布式發電機的安裝點和容量配置，其中的電網規劃、布點設計和投資預算都是關注重點，國內外學者的關注度逐年提高。

分布式發電機入網的準確功率和地點算法研究可謂是難點。各種分布式供電源模型不斷出現，如基于鏈條式網絡、基于恒定電流的靜態負載和電流恒定的輸出式穩態模型等。從電壓變化理論角度來分析負載平衡點、發電機介入的地點和臨界容量范圍的設定。根據配電網絡拓撲結構和分布式發電機入網后的影響分析，來確定分布式發電機在配電中的優化配置，提出機遇饋線潮流圖示求得分布式發電機配置問題。遺傳算法的優化引入也起到了一定作用，可以將是否有功作為發電成本最小化的目標函數，利用遺傳算法和偶然正比例反饋技術促成分布式發電機的配置，也可以結合模糊推理規律來優化分布式發電機的配置。

算法的選定需要設計人員有專業的算法運用能力，配置的優化更需要相關專業人員的協調配合，如負載情況、分股格局等，配置問題的設計方案需要復雜的計算過程。

2 電網傳輸損耗最小目標下單電源分布式發電機優化配置

放射狀格局下的配電網，在沒有分布式電機接入的情況下，通常配電網絡的變壓器承擔連接負載線路和高壓級別的電源任務，并為所有負載提供電能。如圖1配電網潮流沿放射狀線路分布示意圖，配電網絡中電源附近的潮流和載荷量要大于距離較遠的電源線路載荷量。這也不可避免的會增大變壓器和電源附近線路的高熱和高損耗，因此，需要對附近電網配置設施進行優化。當配網接入分布式發電機時，會降低配電設施的反饋損耗，提升電網整體效能。

通過對配電網絡的特點梳理可以做如下假設：

（1）只考慮銅損；

（2）和有用功的傳輸比較，損耗能在配網中的輸送量較小，線路的損耗又由有用功流量決定；

（3）線路損耗的計算，設定反饋線路電壓隨線路輸送保持不變；

（4）負載功率各線路段分布均勻；

圖1中可以看出單一負載功率隨配電線分布均勻的呈放射狀態的配電網絡。流過配電線路的有用的功率表示為Pf，可以理解為以從配置網變壓器送達線路指定目標的距離為變量的函數，考慮到d條件，Pf隨著變量的增大而呈下降趨勢。

這里有用功潮流Pf表示為：

式中：DG表示分布式發電機；表示線路總長度；表示沿著此項線路的總負載量功率；表示單位長度的負載功率；表示DG接入地點；表示DG的輸入功率。

可以采用單臺DG優化配置方法，也可以采用多臺DG的優化配置方法，總之，要合理利用好DG優化配置算法，實現對配電網的優化。

3 改進遺傳算法求解過程

遺傳算法是一種結合生物自然規律和遺傳原理的盲選檢索算法，不僅規劃性強，可靠性高，而且應用范圍廣。本文提出對傳統遺傳算法的改進，將改進后的遺傳算法應用到分布式發電機配置優化中來，力求保留傳統遺傳算法的基礎優勢，又將實現對上一代優秀特質復制到本代遺傳基因中來，實現對選擇和操作的配合使用，并引入了自適應交叉和變異算子等方法，讓改進遺傳算法更好的服務于分布式發電機在電網中的分配。

（1）輸入原始數據，對分布式發電機位置和容量進行編碼。本文算例中假設已通過分布式發電機安裝位置的優選原則。

（2）初始化種群，按照初始種群進行隨機潮流計算，不滿足約束條件的舍去，最終選出滿足約束條件的初代種群。

（3）計算個體的適應度，對初代種群采用保留操作，將初代若干優秀個體不經過交叉、變異算子直接復制到下一代。

（4）采用輪盤盲選算子進行選擇操作，再進行自適應交叉、多變異位自適應變異操作，并計算隨機潮流，不滿足約束條件的舍去，最終獲得新一代種群，重新計算個體的適應度，更新種群。

（5）重復步驟3、4，直到達到最大迭代次數。

4 結語

分布式發電機在配電網中的應用優勢已明了，本文對分布式發電機安全位置和優化模型的探討，為配電網的發展提供了有利的理論方法。分布式發電機在配電網中的應用不僅能緩解供電節點電容量緊張局面，而且可以有效提高供輸送的效率。優化模型和目標計算為分布式發電機的優化配置提供了新方法，接入配電網后對網損的影響，增強最優方案的適應性。

參考文獻：

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[2]王成山，陳愷，謝瑩華，等.配電網擴展規劃中分布式電源的選址和定容[J].電力系統自動化，2006，30（3）：38-42.