高渗透率下微电网潮流计算及其运行的多目标优化

针对以可再生能源为基础的分布式发电功率小、单机接入成本高、并网运行控制困难等缺陷,为了更好的发挥新能源的优势,专家们出了微电网的概念。微电网是一个集成分布式发电、负荷、储能以及保护和控制等一系列环节的小型供电供能系统,它能够解决电力系统与分布式电源之间的矛盾,克服分布式发电存在的缺陷。 本文以微电网的三相潮流计算以及运行优化为研究目标,对前人的研究成果进行充分总结吸收,针对目前微电网潮流计算和运行优化研究中存在的关键问题,结合微电网的稳态数学模型和基于前推回推法的配电网潮流计算方法,提出了一套新的研究思路来探讨微电网的三相潮流计算方法及其在考虑渗透率约束时的经济和安全两方面的运行多目标优化方案。 首先,对微电网的定义特征、基本结构、运行标准以及国内外研究现状进行了详细阐述,探讨了微电网并网时的能量流向和渗透率的概念,仿真分析了不同渗透率微电网并网运行对电力系统稳定性产生的影响,并得出EPRI 36节点系统稳定运行的最大允许渗透率λ=8.341%。其次,建立了多种分布式电源和储能元件的数学模型,并根据前推回推配电网潮流计算方法的初始变量对PQ、PV、PI和P-Q(V)四种节点类型进行处理,推导了微电网的三相潮流计算方程。利用6节点和30节点微电网系统对不同渗透模式下的微电网进行潮流计算,验证了该方法的准确性和优越性。然后,根据潮流方程推导出微电网静态电压稳定性指标和网损的计算公式,比较了分布式电源的位置、容量和功率因数对微电网电压和网损产生的影响,并总结出其规律性。这些规律表明,合理的配置对发挥分布式电源的效益、抑制其负面影响具有重要意义。 最后,考虑经济性和安全性两方面建立了微电网电压水平最好、网损最少和运行经济成本最小的多目标优化模型,引入自适应权重法及自适应罚函数的概念,提出了一种自适应遗传算法,将多目标优化问题转化为单目标问题求解。利用30节点微电网系统进行仿真,结果表明,本文方法是解决多目标优化问题的有效方法,可以得到最佳的分布式电源配置方案。