（深圳创动科技有限公司 518101）
摘要：通过仿真探索计及有功可控能力的光伏发电系统的概率特性，得到有功参考值与其累积密度函数、均值之间的关系。并通过改进的粒子群优化算法对模型进行优化。该模型以系统网损和电压偏差最小为优化目标，以系统的有功、无功以及节点电压为约束条件，利用惩罚函数的形式对越限的电压进行处理，并且以IEEE33系统节点为仿真实例进行仿真。仿真结果表明，通过优化粒子群算法对配网系统无功优化后，系统中有功损耗和电压质量都得到了显著的改善。
关键词：分布式发电；配电网；无功优化；优化粒子群算法
引言
近年来世界各国大力发展分布式发电（DG）技术，分布式发电的能量来源主要是太阳能和风能等可再生能源，它们对地球环境的改善具有很大的促进作用，将会成为世界能源的发展方向。我国也正大力发展并完善分布式发电的建设。在含分布式发电的配电网系统中，需要进行无功功率控制来调节电压质量，大规模分布式电源接入配电网，将原有的单一网络结构转变为复杂的多源结构，对配电网的节点电压、线路潮流以及网络损耗等均产生影响。
1分布式发电
分布式发电一般视为在用户侧最大为几十兆的发电机组，具有自发自用或者分散发电分散使用等特点，可以模块化操作并且能够起到清洁环保的作用，能够经济、高效、可靠地进行发电。随着对节能和环保问题关注的增加，分布式发电技术已经逐渐成为国内外能源电力领域的研究热点，尤其是光伏发电和风力发电技术的日渐成熟，促进了分布式发电的发展。分布式发电接入大电网后会对电网产生一定的影响，配电网络的结构和节点电压都会发生一定的变化。因此，需要通过无功出力的调节和无功补偿装置来改善接入DG后电网的电能质量。分布式发电在配电网系统中既能产生一定的有功功率也能产生一定的无功功率，并且DG也可以参与大电网的无功调节。下面简要说明一下风力发电和光伏发电参与无功调节的相关原理。风力发电中以双馈异步风电机组为例，此类发电机组利用交流励磁发电，在风速一定的情况下，可以通过自我调节功能找到最合适的速度值，其转动速度、相应速度对无功的控制具有一定的优势。对于光伏发电，需要通过控制逆变器来进行直流和交流之间的转换，并且可以控制输出电流的大小，达到控制有功和无功功率的目的，对电网系统进行优化调节。虽然分布式发电自身可以进行无功调节，但是，结合无功补偿装置才能更好地对电网的无功进行优化，达到提高电能质量的目的。所以，对此建立数学模型并进行优化分析。
2含DG的电网无功优化数学模型
含DG发电的电网无功优化一般是通过控制DG发出的无功功率，对系统的有功损耗进行控制进而调节系统的电压。根据所要优化的结果，制定相应数学模型。该模型是以网损最小和电压波动最小为目标函数，以系统的有功、无功和节点电压为约束条件。
2.1目标函数
电网中的无功功率直接影响电网电压。因此，优化配电网的无功功率是提高电能质量的重要手段。电网损耗的多少直接影响到电网的经济运行，而且节点电压的幅值是作为检验电能质量的一个重要的标准。因此，将电网的网损最小和电网运行电压与期望电压值的偏差作为无功优化的目标函数。
2.2约束条件
约束条件一般包括系统节点的有功、无功以及节点电压的约束，分为等式约束和不等式约束。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3改进的粒子群算法
3.1粒子群算法
粒子群优化算法（PSO）是一种需要进行迭代的搜索算法，每进行一次迭代，粒子都会更新两个极值，一个是个体极值，即个体自身经验的积累；另一个是全局极值，也被称为粒子优化值。PSO由于其计算简单、收敛速度快，在许多优化计算领域得到了广泛应用。设Xs为粒子s目前所在的位置；Vs为粒子s目前的飞行速度；Ps为s经过的个体最好位置；Pg为粒子s在计算过程中群体经过的最佳位置。
3.2粒子群算法的改进
如果用于计算多维数和多峰值函数，该算法容易进入局部最优解并出现早熟现象，因此需要对PSO进行改进。文献中该算法通过引入自适应惯性系数和变异算子对粒子群算法进行了改进，并且取得了明显效果。惯性权重可以控制早前速度对现有速度的一个冲击，使全局搜索和局部搜索得到平衡，能够避免该算法出现早熟现象，提高了计算的精度。因此，可以在原有公式中加入惯性权重进行调节。
4算例分析
本算例选取IEEE33节点进行仿真分析，可以参考在文献中的一些系统的节点参数和负荷参数。在原有系统参数不变的情况下向系统中加入分布式电源和无功补偿装置SVC，分布式电源节点为10、17，无功补偿节点为24、32。分布式电源和无功补偿的出力情况。计算时将一天均匀划分为24个时段，以便研究不同节点分布式电源和补偿装置的出力情况，并将系统每个时段无功出力情况和有功损耗情况用曲线表示出来。首先，要确定分布式电源和补偿节点的节点位置；然后，采用改进后的PSO进行无功优化计算。分布式电源DG在潮流计算时都按PQ节点进行处理，计算中的参数设置为λ=1000，m=30，c1=c2=2，ωmax=0.9，ωmin=0.4，kmax=100。无功优化对系统节点电压的电压质量有所提升，期望的输出曲线为优化后电压幅值的波动小于优化前的。系统无功优化前后的系统节点电压的对比情况所示。系统无功优化前的节点电压最小值为0.911700pu，系统进行无功优化后的节点电压最小值变为0.940600pu。整体的电压波动减小，符合期望的输出曲线情况，明显提高了系统的电压质量。对系统网损的期望曲线是优化后的整体网损情况小于优化前的。对系统进行无功优化之后，24时段内的网损发生了明显变化，无功优化前后的各个时段的网损曲线对比情况优化后的有功损耗比优化前的整体有所下降，优化前有功网损的最大值和最小值分别为428kW和206kW，优化后的有功网损的最大值和最小值分别为315kW和128kW。
结语
通过改进的PSO对含有分布式电源的配电网做无功优化处理，使DG和无功补偿装置相结合，选取IEEE33系统节点进行仿真计算。以配电网中有功网损最小和节点电压偏差最小为目标，建立用于优化含DG系统无功的数学模型，通过MATLAB进行算例仿真，得出相应的对比结果。从电网有功损耗和节点电压幅值两方面分析，优化后比优化前都有明显的改善，节点电压幅值在优化后整体明显提高，有功损耗在优化后整体明显下降，达到了减少网损和提高电能质量的目的。通过改进后的PSO对含有分布式电源的电网进行无功优化，这对电力系统的安全可靠性的提高和经济效益的增长具有重要意义。
参考文献：
［1］康龙云，郭红霞，吴捷，等.分布式电源及其接入电力系统时若干研究课题综述［J］.电网技术，2010，34（11）：43-47．
［2］陈琳，钟金，倪以信，等.含分布式发电的配电网无功优化［J］.电力系统自动化，2006，30（14）：20-24．
［3］曾正，赵荣祥，汤胜清，等．可再生能源分散接入用先进并网逆变器研究综述[J]．中国电机工程学报，2013，33（24）：1-12.
［4］石嘉川，刘玉田.计及分布式发电的配电网多目标电压优化控制［J］.电力系统自动化，2007，31（13）：47-51．
［5］张瑞卿，周啸波，饶建业，等.中国分布式清洁能源发展现状和展望［J］.沈阳工程学院学报：自然科学版，2017，13（4）：289-295.
论文作者:陈守信
论文发表刊物:《河南电力》2018年23期
论文发表时间:2019/7/2
标签：分布式论文; 节点论文; 电压论文; 系统论文; 电网论文; 粒子论文; 算法论文; 《河南电力》2018年23期论文;