关键词:
电力电子变压器
改进的粒子群算法
主动配电网
启发式时空解耦
灵敏度分析
动态优化
摘要:
随着新能源技术的迅速进步,以清洁能源为核心的主动配电网正逐步走向成熟,因分布式电源的加入,改变了配电网线路内的潮流形式,使传统配电网转变为具有双向潮流的主动配电网。但由于接入分布式电源的规模逐渐增大,对配电网的平稳运行提出了巨大挑战。主要表现为:分布式电源并网与有功/无功调节手段不足导致的电压不稳定,极大地影响了电网的运行。所以考虑主动配电网中分布式能源与负荷接入后,如何有效地进行动态优化就显得尤为重要。因电力电子变压器装置相较于传统有载调压变压器而言,具有更强的控制能力以及更灵活的调控方式,工作时能够减少并联电容器组投切时所需的经费成本,还保护系统免受过多无功造成的污染。故本篇文章将主动配电网作为研究对象,结合电力电子变压器的优势,对配电网的动态优化过程进行研究,主要研究工作有以下几个方面:首先,阐述了主动配电网进行动态优化的研究背景与意义,说明对主动配电网实施动态优化的必要性。并且总结了目前电力电子变压器以及动态优化的研究现状,并对优化时采用的算法进行阐述。同时对主动配电网的结构、功能以及各种分布式电源特性与数学模型进行分析,并叙述了当下流行的潮流算法,为研究主动配电网的动态优化奠定理论基础。其次,以有功损耗、电压偏移量、节点最低电压值为多目标,建立了主动配电网的无功优化数学模型。介绍了标准粒子群算法的基本原理,针对其处理多个目标的复杂问题时,可能出现的局部收敛以及早熟收敛等问题,利用种群集中度概念调整算法的惯性权重值,并在算法的学习因子中引入正弦和余弦控制因子,提出改进的粒子群算法。将改进算法用于主动配电网无功优化的求解,并在改进的IEEE33节点系统上进行算例仿真,证明本文所提出的改进粒子群算法相较于其他算法的有效性与优越性。再次,考虑到负荷、分布式能源的间歇性与波动性以及电力电子变压器装置的经济性与连续性特点,建立了含电力电子变压器的主动配电网多时间尺度动态无功优化模型。日前阶段考虑离散型补偿设备的约束条件,将电压偏差与有功网损作为目标,实行小时级优化策略,利用启发式时空解耦策略以及灵敏度分析的方法对各时段内设备的约束进行处理,优化调整各时段内设备动作的优先级队列,以便得到最优的调节方案;日内阶段考虑连续型无功补偿设备的调节能力,将分布式能源与电力电子变压器装置的无功出力作为控制变量,目标函数仍为有功网损与电压偏差,实行分钟级优化策略,以保证系统在短时间内能够平稳、可靠的运行。最后,建立含有功装置(储能)和无功装置(电力电子变压器)的动态有功无功协调优化模型,通过储能单元的充放电策略,来平滑电压波动,缓解电网负荷压力,再利用PET装置来减少调压设备的动作次数,在提高电网运行水平的同时,降低了电网的经济成本。利用改进后的粒子群算法对所建立的动态优化模型求解,在改进的IEEE33节点系统上进行仿真,对本文提出的含PET的主动配电网动态优化策略进行验证,结果表明提出的动态优化策略对主动配电网的经济性、稳定性以及安全性具有一定的理论意义和实践价值。