摘要：现在配电网的主流分布形式主要受到已接入的大量分布式电源的影响，分布式电源又名DG（distribution generation），DG的出现对电网的电路消耗和稳定性产生了很大的影响，对此研究DG的配电网无功优化能更好的提高电网的可靠性和经济效益。本文中通过对近年来的实验结果进行研究，论述了无功优化的含义、作用及关键点，并且介绍了接入DG的配电网无功优化的重要作用、模型和难点，分析了含分布式电源的配电网电压无功优化的发展前景。
关键字：分布式电源；配电网；无功优化
分布式电源（DG）[1]是一种经济性能高的发电技术，并且发展速度越来越快，这项技术对于大电源的能源补充和电网负荷高低差的调节具有很大的作用，电网的安全性也得到提高，所以分布式电源的广泛应用给人们的生产生活中带来了很大的积极作用。
分布式电源对配电网电压有着一定的影响，其中具体如下：对于接入分布式电源的电网，在稳定线路的各负荷节点处的电压会提高，有可能造成局部节点的电压高于峰值，影响用户的使用，但是如果不接入DG，馈线的电压无法提高甚至下降，电网质量会受到影响，所以调压则是接入分布式电源后的一个重要过程。在现实操作中，配电网中的电路负荷会发生变化，因此会造成电压的忽高忽低，为了解决这种情况，就要制定并调整负荷不断变化状态下的相应的无功优化策略，以更好的控制配电网中的电压。含分布式电源的配电网电压无功优化问题是一个复杂的、多情况的混合非线性规划问题，包含了很多的变量问题，接下来会一一论述。
1含分布式电源的配电网无功优化的模型建立
传统的电网无功优化模型的建立，目标函数一般规定为电网消耗最低，忽略了电压误差、电压稳定程度等，所以在建立含分布式电源的配电网电压无功优化模型时，目标函数中要加入节点电压误差、电压稳定程度等因素[2]，也就是多目标函数，这样才可以更加透彻得了解各因素之间的联系与影响，才能更好的提高电网的稳定性与高效性。
1.1传统无功优化模型
一般形式：
Min f =f(X1，X2，… ，Xi，M1，M2，…，Mj)．
S．t． g(X1，X2，… ，Xi，M1，M2，… ，Mj)= 0； （1）
h(X1，X2，… ，Xi，M1，M2，… ，Mj )≤ 0
其中Xi为控制变量，Mk为状态变量；f为目标函数；g为节点潮流等式方程；h为控制变量与状态变量同时满足的约束条件。
1.2目标函数
含分布式电源的配电网无功优化的模型作为一种多目标函数模型，可以根据不同的需求选择不同的目标函数，形成多目标优化模型。
（1）选择电网消耗最低为目标函数，这是针对电网的经济性进行优化。
f1=min Wmin= f(X1，X2，… ，Xi，M1，M2，…，Mj)
（2）选择节点电压误差最小为目标函数，这是针对电网的安全性进行优化。
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f2=min △Umin= f(X1，X2，… ，Xi，M1，M2，…，Mj)
（3）选择电压稳定程度最大为目标函数，这是针对电网的稳定性进行优化
f3=min γmin= f(X1，X2，… ，Xi，M1，M2，…，Mj)
1.3约束条件
含分布式电源的配电网无功优化约束条件包括潮流平衡方程、控制变量和状态变量的不等式方程。其中潮流平衡方程为：
△Pi= g(X1，X2，… ，Xi，M1，M2，… ，Mj)= 0
△Qi= g(X1，X2，… ，Xi，M1，M2，… ，Mj)= 0
控制变量约束方程为：
QDGimin≤QDGi≤QDGimax； i=1，2，…,N；
状态变量约束方程为：
Uimin≤Ui≤Uimax； i=1，2，…,N；
其中Pi为节点i的有功功率，Qi为节点i的无功功率；N为节点总个数；QDG为配电网中分布式电源的无功出力大小；Ui为节点i处的电压。
2含分布式电源的配电网无功优化的关键问题及解决办法
随着分布式电源的迅速发展，越来越多的科研人员加入到对含分布式电源的配电网无功优化的研究之中。含分布式电源的配电网无功优化的主要方式是通过设计以及改进各种算法来求解，根据不同的优化需求对传统配电网的漏洞和缺陷进行优化，下面举出几个例子进行说明：有一种传统的入侵算法，这种算法收敛精度较低，通过改进这种算法可以优化这种缺点，但是忽略了分布式电源的稳定性，导致实际操作中的配电网反映效果并不好。还有些算法比如遗传算法在对目标函数优化方面有一定的优势，并且在减少电网消耗和提高电压质量方面都有很大的积极影响，但是遗传算法的缺点则是过程复杂、循环次数多、算法时间长、速度慢等问题，同样在实际操作中的电网的真实反映效果并不理想。对于另一种粒子群优化算法，与其他的算法相比，更简单且具有更快的处理速度，在电网优化问题上更具有优势，但是它存在着一些不稳定性，不能取得整体最优的结果。所以需要对各种算法进行优化甚至取其所长才能满足优化要求。通过以上的分析，可以看出含分布式电源的配电网无功优化的主要问题是分布式电源出力的不稳定性，接下来主要针对这个问题进行分析并提出解决办法。
在接入分布式电源的电网中，因为DG出力具有不稳定性的特点，导致优化的结果并不是很精确。针对这个问题，目前也有一些方法可以解决，比如场景分析法、区间法、分时间段法等[3]都能配合传统无功优化模型对问题进行处理，使结果达到最优。下面我们选择分时间段法进行说明，分时间段法以静态分时段思想为核心，结合分时段优化自适应策略（此策略能将多时段变化量转变为分时段固定量），对无功优化进行实时调整，实现了对电网进行分时段的优化。
3总结
含分布式电源的配电网无功优化是一个非常复杂的系统，涉及的问题包括多目标求解和多因素等的优化问题，并且随着技术的进步，对算法优化的要求越来越高，选择、改进合适的优化算法对含DG的配电网无功优化有着重要意义。并且含分布式电源的配电网电压无功优化的应用会越来越重要和广泛。
因此，我们应该加强对含分布式电源的配电网电压无功优化和相关算法的研究，才能迅速提高电网的经济效益、稳定性、安全性和可靠性。
参考文献：
[1] 张丽, 徐玉琴, 王增平,等. 包含分布式电源的配电网无功优化[J]. 电工技术学报, 2011, 26(3):168-174.
[2] 蔡尧星, 粟时平, 刘桂英,等. 考虑多目标优化模型的含分布式电源的无功优化[J]. 电测与仪表, 2015, 52(8):70-75.
[3] 徐志峰. 含分布式电源的配电网无功优化研究[J]. 现代国企研究, 2015(6):147-147.
论文作者:戚翰德1,戚娅倩2,滕婕1
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/16
标签：分布式论文; 电源论文; 电网论文; 电压论文; 配电网论文; 算法论文; 目标论文; 《电力设备》2018年第33期论文;