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考虑电能质量的有源配电网经济性规划研究
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2022 年农村新型能源系统智能技术应用论坛论文成果集 - 474 - 考虑电能质量的有源配电网经济性规划研究 国网天津市电力公司,闫大威、迟福建、张章、史雪亚、王哲、张雪菲、崔荣靖、杨帆、张梁 摘 要:有源配电网面临着分布式电源出力的随机性和负荷的不确定性带来的多种电能质量问题,现有的研究片面 的集中在如何抑制电能质量问题,而没有统一考虑用户经济损失和电网建设投资。本文以电能质量问题造成的用户经济 损失和为了改善电能质量的电网建设投资两者均达到最小为目标,利用机会约束规划方法建立了多目标的有源配电网网 架规划模型,给出了采用基于拉丁超立方抽样的蒙特卡罗模拟法嵌入非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对网架规划模型进 行求解的流程,最后对有源配电网最优网架的 Pareto 优化曲线进行了说明。 关键词:有源配电网;电能质量;多目标规划;Pareto 最优解集;非支配排序遗传算法 分布式电源在接入配电系统后,会改变配电网 的潮流方向和配电网的结构,形成有源配电网。由 于分布式电源出力的随机性和负荷的不确定性,导 致其并网后电网将出现多种电能质量问题 [1], 给电力 用户造成经济损失。 现有的研究片面的集中在如何抑制分布式电源 并网带来的电能质量问题。文献[2]从主动治理和被 动治理两个角度提出了几种有源配电网电能质量的 治理方法,并利用静止无功补偿器 SVC 治理分布式 电源并网后引起的电能质量问题。文献[3]对含分布 式光伏有源配电网的电能质量问题进行了仿真研 究,制定了光伏电站无功补偿装置的投切策略。文 献[4-5]分别通过分布式电源选址定容方案优化和 配电网网架优化两个角度来研究抑制电能质量问题 的影响,但都没有将电能质量问题造成的用户经济 损失和为了改善电能质量所需的电网建设投资结合 起来进行综合分析。 本文提出以用户经济损失和电网建设投资两者 均达到最小为目标,利用机会约束规划方法建立了 多目标的有源配电网网架规划模型,给出了采用基 于拉丁超立方抽样的蒙特卡罗模拟法嵌入非支配排 序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对网架规划模型进行求解的 流程,对有源配电网最优网架的 Pareto 优化曲线进 行了说明,为电网建设决策提供了科学的依据。 1.1 风电机组的随机性模型 风速的概率密度函数通常采用两参数 Weibull 分布来描述[6] ( 1) ( ) ( )( ) exp[ ( ) ] k k k V V f V c c c = (1) 1.086 ( / ) wind wind k E = (2) / (1 1/ ) wind c E k = + (3) 式中: V 表示风电机组叶轮轮毂处的风速;k 和 c 分别表示 Weibull 分布的形状参数和尺度参数; wind 和 wind E 分别表示V 的标准差和平均值。 风电机组的有功输出功率 WTG P 可以用以下分段 函数近似表示 0 0 ci co ci WTG r ci r r ci r r co V V or V V V V P P V V V V V P V V V = (4) 式中: r P 表示风电机组的额定功率; r V 、 ci V 和 co V 分别表示额定风速、 ·切入风速以及切出风速。 配电网中风电机组往往采用异步发电机,在运 行时要从系统吸收无功。设风电机组采用恒功率因

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