含微电网的配网无功优化(2)

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1.2 微网技术研究概况

1.2.1 微网简介

1.2.2 国内外研究概况

1.3 无功优化的研究现状

1.4 本文的主要工作

本文在总结前人研究的基础上，分析了电力系统无功优化的问题，对标准遗传算法进行改进以应用于无功优化的求解计算，所做的主要工作是对含微电网的配网进行理论分析、装入补偿装置、引入优化模型，最后进行了算例验证。

本人的工作主要体现在以下几点：

（1）首先介绍微电网及其发展现状和无功优化。

（2）提出了无功优化的理论基础和阐明了无功优化的研究方法。

（3）建立了含微电网的配电网无功优化模型，利用遗传算法进行无功优化求解，通过IEEE33节点的算例验证了微电网的配网无功优化。

2 配网无功优化

2.1 无功优化的理论基础

电力系统的无功平衡和无功补偿调节，是保证系统电压质量的基本条件，对保证电力系统的安全稳定与经济运行起着重要作用。为此，要求对电网作无功电源规划，合理地安排无功电源，用优化方法选择合适的目标函数和控制手段，制定无功补偿方案。

电力系统无功优化的目的在于通过优化计算确定未来某一时段内系统中无功设备状态以保证电网经济、安全运行。按优化时间的长短，无功优化分为静态优化和动态优化两种方法。静态优化只考虑某个时间断面的负荷情况，动态优化则考虑了负荷的动态变化过程，一般计及无功补偿装置投切次数的限制。传统无功优化模型中，主要的控制手段有：变压器分接头的调整、无功补偿装置的投切、发电机无功出力的调节等。其中，发电机无功出力是连续量，变压器分接头及无功补偿装置是离散量。因而，无功优化是一个非常复杂的非线性混合整数规划问题[7]。

相对于传统的配电网无功优化，含微电网的配网无无功优化有着不同的特点，主要表现在两个方面:

(1）一些分布式发电的有功出力具有随机性，如光伏发电输出功率随太阳光照强度变化，风电机组输出功率随风速随机变化等，它们给微电网的无功优化带来了更多的不确定因素，微电网可能向配电网输送无功，也可能从配电网吸收无功来保证自身的电压稳定。因此含微电网的配电网无功优化比传统的配电网要复杂得多。

(2)微电网的开发商主要有三个，即配网公司、大用户、独立发电商，如果微电网的所有者为配网公司，其发出的无功功率根据系统需要决定，但对大用户及独立发电商而言，他们一般不愿让管辖的微电网发出无功，因为这对微电源发出有功不利，因而这种情况下的微电源在无功优化中一般不作为调节手段。但随着电力市场的开展以及无功功率定价机制的不断完善，部分大用户或独立发电商也会主动向电网卖出无功功率作为无功调节手段，因此，在无功优化模型中应分情况对待各种微电源。文献综述

2.2无功优化的研究方法

为了实现电网电压的最优控制，要求电网中装适当数量的补偿电容及有载调压变压器。然而，若装置过量的电容器则投资增加造成浪费，若装置偏少则不能达到预定的控制目标。同样的装置容量、安装地点不同，其效果也不同。所以，补偿电容装设容量、地点及有载调压变压器的增设，必须通过一定的补偿原则或者优化计算得出最优的方案才能达到最大的经济效益[8]。

电网无功优化补偿应尽量克服传统无功优化方法的不足，从全网出发，在分层、分区、就地平衡的基础上生成最优无功优化方案，利用技术手段加强电网经济运行意识及无功电压管理水平。无功优化在保证系统各节点电压合格率的基础上，取地区电网网络损耗最小为目标函数，通过调节有载调压变压器档位、控制变电所无功补偿设备投切，以达到全网无功就地平衡，全面改善和提高电网电压质量，减低电网损耗的目的。地区电网无功优化以地区调度自动化系统中采集到的母线电压、负荷信息数据为基础，通过潮流计算模块及无功优化计算模块得出无功优化方案，将优化方案信息经综合处理模块做出判断以控制无功补偿装置的投切及有载调压变压器档位的调整，而后，配调中心又将一该动作方案信息作为调度采集信息传至潮流、无功优化计算模块，这样往复循环。