摘要：近年来，随着人们环保意识的提高，太阳能、风能等清洁能源逐渐受到社会的关注和应用，分布式发电技术具有投资小、适应性强、损耗小等特点，因此大量接入配电网中。然而分布式电源接入配电网中，给原有的配电网电压、各个支点电源的分布和电力系统的稳定性造成了极大地影响。因此，分布式电源的合理规划、布点对配电网的安全、可靠运行具有重要意义。本文探讨了配电网中分布式电源的规模模型、优化算法以及仿真结果分析。
关键词：配电网；分布式电源；定容分析
引言
分布式发电指将发电功率在数千瓦到50MW的小规模、分散式的电源分布在电力用户周围，可以单独作为电力系统进行发电。分布式发电具有投资小、耗能低、选址容易、环保等优点，因此近年来快速发展，几乎占整个新增电源总量的25%，在电网中广泛应用。虽然分布式电源可以减少电网投资，但是如果选址不合理、电容不合适，可能造成配电网电压下降，影响电流大小和方向，因此必须合理选择分布式电源的地址和定容。
一、配电网中分布式电源的规划模型分析
考虑到分布式电源投资运行费用、网络损耗以及购电费用，建立一个归一化的数字模型：OBJ Min Ctolal=α1CDC+α2Cbuy+α3CLoss
ST SDCΣ＜100SL
其中，公式中的Ctolal表示总费用，CDC表示分布式电源的投资运行费用，Cbuy表示购电费用，CLoss表示网络损耗费。α1、α2、α3表示相应的权重系数，三者相加等于1，SDCΣ则表示分布式电源的总容量，SL表示电网负荷总容量。
（一）分布式电源投资运行的费用
CDC=Σ（бiCDCi+ypu△PDCi+ZDCi）
公式中CDCi表示i个分布式电源的每年固定投资费用，△PDCi表示每年功率损失值，△PDCi每年分布式电源的维修费用，бi则表示i个分布式电源每年固定投资平均费用系数，ypu表示单位电价（元/kw•h）
（二）网络损失的费用
CLoss=ΣypuTmaxi△li
其中，公式中表示配网中线路年网损费用，ypu表示单位电价（元/kw•h），Tmaxi表示i条支路上的年最大负荷损耗小时数。
（二）购电费用
CBuy=Tmaxi×（PaddΣ-PDGΣ）×ypu
公式中，Tmaxi表示最大负荷年利用小时数，PaddΣ表示新增年负荷总数，PDGΣ表示分布式电源的总功率。分布式电源接入到配电网中，会引起配电网潮流变化，为了确保潮流变化在配电网合理可控的范围内，需要对分布式电源容量进行限制，一般来说分布式电源的在配电网中接入的总容量不能超过配电网总容量最大负荷的10%。
二、优化算法
（一）拥有权重的粒子群计算方法
分布式电源的规划其实就是电源容量和位置的规划，由于分布式电源规模模型是一个非线性、离散、多目标的优化组合，所以各个子系统之间存在相互制约，选择最优选址和容量，则不会对配电网的经济性和安全性造成应影响。粒子群算法得到了广泛应用，但是收敛条件比较严格。为了改善粒子群算法的收敛性能，所以引入权重，将权重添加到速度更新公式中，得到公式公式为v（t+1）id=wv（t+1）id+C1r1（p（t）id-x（t）id）+C2r2（g（t）d-x（t）id）
其中w表示加权系数，C1、C2表示学习因子，一般数值为2，r1、r2则表示[0，1]之间的随机数，xi、vi表示粒子第i维的位置和速度，pid表示个体极值，gd则表示全局极值。从公式中可以得出，W与 呈正比关系，W越大，粒子飞行速度也越快，这有有利于粒子在更大范围面积进行搜索；W粒子越小，则飞行速度越慢，粒子搜索的面积也越小。因此，权重设计一般是随着时间变化而变化的线性函数。
（二）计算方案
计算方法如下：首先输入原始参数——设定初值及迭代次数K——寻找群体最优解——更新权重粒子速度——重新评估粒子最优解——K=K+1——K＞Kmax，最后得到一个最优解。其中输入原始参数指的是输入计算机的分布式电源的原始参数，比如配电网节点、支路信息，然后确定电流和电压的限值，分布式电源的最大容量，权重系数、权重因子，以及粒子最大速度等等。设定参数以后，随机产生众多的粒子，设置各个粒子的坐标，然后寻找各个粒子的最优解，评估群体中各个粒子的适应值，所有群体粒子的最小值就是粒子的最优解。最后更新权重和粒子速度，如果Vi＞Vmax，那么Vi=Vmax，如果Vi＜-Vmax，那么Vi=-Vmax，然后重新评估每一个粒子的适应值，最后求得群体粒子的最优解。
三、仿真结果和分析
按照本文的模型和算法，通过Matlab软件对配电网的10个节点辐射进行仿真分析。如果配电网为10KV，那么预计配电网的新增荷载总功率为7.2MW，如果将分布式电源作为普通的电网接入点，那么在相应的负荷节点上则增加了一个负的负荷，单个分布式电源的功率为0.9，那么分布式电源在电网中的最大接入容量为新增负荷总量的10%，也就是0.8MW。下图为分布式电源分布简化图：
从上述结构可以看出，分布式电源主要位于电网的末端，且分布式电源配电网的规划比不含有分布式电源电网规划更经济性，配电网接入分布式电源，可以给配电网进行补偿，改善电网荷载能力和潮流分布，从而降低电网损耗。
结语
通过分布式电源电源选址和电容方案优化，能够降低配电网的电网损耗，推动配电网线路改造升级。其次，分布式电网的配电网总费用比不含有分布式配电网的低。未来，随着分布式技术的发展，分布式电源布点规划的经济性、环保性将越来越明显。
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论文作者:滕玉林
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/22
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