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基于2层规划的间歇性分布式电源和无功补偿优化配置

作　者: 郭金明
导　师: 李欣然
学　校: 湖南大学
专　业: 电气工程
关键词: 分布式电源间歇性概率潮流补偿电容动态无功优化优化配置 2层规划
分类号: TM761.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在严峻的能源形势和人类生存环境的压力下，世界各国均把开发利用可持续的清洁能源作为未来的能源发展战略，其中风能和太阳能凭借其资源丰富、无地域性和清洁等独特优点受到人们的普遍关注。伴随着相关技术的进步以及法规政策的推动，以分布式风力发电（distributed wind generation，DWG）系统和太阳能光伏发电（photovoltaic，PV）系统为典型代表的间歇性分布式电源（distributedgeneration，DG）获得了快速的发展，实践表明，优化间歇性DG的配置位置和容量有利于改善配电系统的电压质量、网络损耗以及提高配电系统的负荷率。本文在研究间歇性DG输出功率和负荷功率概率模型的基础上，提出基于半不变量法和Gram-Charlier级数展开的概率潮流解析计算方法。考虑含间歇性DG的配电网动态无功优化效益对间歇性DG优化配置的影响，构建了含间歇性DG的配电网动态无功优化模型，并采用带精英策略的遗传算法对模型进行最优求解。优化结果表明，系统负荷功率和间歇性DG出力的时变性均会影响配电网动态无功优化的经济效益，其中间歇性DG的无功出力可提升配电系统的无功补偿备用容量，缓解补偿电容的无功补偿压力，从而改善配电系统动态无功优化的效果，降低系统各节点电压的波动性以及提高节点电压幅值位于正常范围内的概率水平。针对间歇性DG出力的不确定性和波动性，本文采用适用于不确定性环境的机会约束规划方法，以兼顾系统规划经济效益和电压质量为优化配置目标，建立间歇性DG和补偿电容的2层优化配置模型。下层规划模拟含间歇性DG的配电网动态无功优化过程，确定最优的补偿电容优化投切年期望效益；上层规划综合考虑间歇性DG和补偿电容的静态规划经济收益和补偿电容优化投切年期望效益，确定间歇性DG和补偿电容的最优配置方案。选择带精英策略的遗传算法进行最优求解，并采用概率潮流计算结果对机会约束进行概率检验。优化结果表明，补偿电容的优化投切效益会影响间歇性DG和补偿电容的优化配置，而补偿电容的配置容量及其最大日允许投切次数、间歇性DG出力以及负荷功率期望值的季节性变化对补偿电容的优化投切效益均有显著的影响，此外，补偿电容配置容量的上升虽然加大了投资成本，但也提升了补偿电容的优化投切效益以及进一步地改善了系统的电压质量。在转化补偿电容优化投切效益为补偿电容优化投切年期望效益时，可采用划分时段的方法来统一2层规划的时间尺度。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 选题背景与研究意义  10-13
    1.1.1 间歇性分布式电源的发展现状  10-12
    1.1.2 间歇性分布式电源的特点  12-13
    1.1.3 间歇性分布式电源优化配置的必要性  13
  1.2 间歇性分布式电源优化配置的研究现状  13-16
    1.2.1 含分布式电源的配电网概率潮流计算  13-15
    1.2.2 分布式电源优化配置模型的求解算法  15
    1.2.3 间歇性分布式电源的优化配置  15-16
  1.3 本文的主要研究内容  16-18
第2章含间歇性分布式电源的配电网概率潮流解析计算  18-38
  2.1 引言  18
  2.2 概率潮流解析计算的理论方法  18-27
    2.2.1 随机变量特征函数的定义及其性质  19-20
    2.2.2 随机变量半不变量的定义及其性质  20-24
    2.2.3 基于半不变量法的概率潮流解析计算  24-27
  2.3 概率潮流解析计算的相关概率模型  27-31
    2.3.1 分布式风力发电系统的概率模型  27-29
    2.3.2 分布式光伏发电系统的概率模型  29-31
    2.3.3 节点负荷的概率模型  31
  2.4 含间歇性分布式电源的配电网概率潮流解析计算模型  31-35
  2.5 算例分析  35-37
    2.5.1 算例系统和间歇性电源的参数设置  35-36
    2.5.2 仿真结果分析  36-37
  2.6 本章小结  37-38
第3章含间歇性分布式电源的配电网动态无功优化  38-52
  3.1 引言  38-39
  3.2 配电网动态无功优化模型  39-42
    3.2.1 配电网动态无功优化的传统模型  39-40
    3.2.2 含间歇性分布式电源的配电网动态无功优化模型  40-42
  3.3 含间歇性分布式电源的配电网动态无功优化求解算法  42-45
    3.3.1 带精英策略的遗传算法  42
    3.3.2 控制变量的编码方式  42-43
    3.3.3 带精英策略遗传算法的配电网动态无功优化求解流程  43-45
  3.4 算例及其结果分析  45-51
    3.4.1 算例参数设置  45-47
    3.4.2 结果分析  47-51
  3.5 本章小结  51-52
第4章基于 2 层规划的间歇性分布式电源和无功补偿优化配置  52-65
  4.1 引言  52-53
  4.2 基于 2 层规划的优化配置模型  53-56
    4.2.1 上层规划静态经济收益  53-54
    4.2.2 下层规划数学模型  54
    4.2.3 上层规划数学模型  54-56
  4.3 求解算法  56-57
  4.4 算例验证及其结果分析  57-64
    4.4.1 算例参数设置和原始数据  57-59
    4.4.2 仿真结果分析  59-64
  4.5 本章小结  64-65
结论与展望  65-67
  本文研究内容和成果  65-66
  今后进一步研究工作展望  66-67
参考文献  67-72
致谢  72-73
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  73-74
附录 B 攻读学位期间所参加的科研项目  74

基于2层规划的间歇性分布式电源和无功补偿优化配置

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