基于动态规划算法的有源配电网电压控制研究

近年来,分布式电源(DG)以其独有的环保性、经济性和灵活性引起了人们越来越多的关注。由于容量的限制,DG一般都就地接入配网中,形成有源配电网。在这样的网络中,由于功率可以沿着配电线路以分布式的方式注入系统,所以网络的电压不会沿着馈线逐渐降低,相反,在功率注入点电压会上升。此时,配电网传统而简单的电压控制方法不再有效。 在某些情况下,如果配电网完全接纳分布式电源发出的有功,那么可能引起系统电压升高超过限值,这时可以适当减少DG的有功输出以使电压恢复合格。同时,在一定的范围内,控制DG的无功输出可以提高配电网整体的电压控制能力。很多国家也都规定DG要具备有功和无功的调节能力,并鼓励DG积极参与电网电压的控制。 本文研究了辐射型有源配电网的潮流计算方法,先是使用前推后代法去精确计算潮流,考虑将DG注入点等效为PQ或PV节点；然后又给出了DG注入功率引起网络电压变化的估算公式。接着又从电压偏差、电压变动、DG接入位置三个方面分析了DG对配电网电压的影响与作用。DG的接入会给传统的电压控制带来困难,但是如果合理地控制DG的本身输出,DG又是很好解决这些困难问题的途径。 分接头和补偿电容器调节次数的增多不但会减少设备的寿命,提高供电公司的运行维护成本,而且由于其控制量是离散的,还会引起稳态的电压变动和暂态的电压振荡问题。为了解决这个问题,本文在提前一天预测各时段节点负荷以及DG最大有功输出的前提下,提出了一种基于动态规划算法的有源配电网电压控制方法：让DG的有功、无功以及传统的变压器调压分接头、并联无功补偿电容器同时参与电压的控制,在保证网络中各节点电压合格的前提下,以减少一天当中分接头和补偿电容器的调节次数,同时增大网络净收益(净收益定义为一天当中DG发出的有功能量减去网络的损耗能量)为目标,先使用差分进化算法获得当分接头位置和电容器状态确定时各个时段DG的最佳有功和无功输出,也就是获得所谓的“有效状态”,这样可以将目标函数转化为动态规划中经典的“最大距离”问题,然后根据所有时段的有效状态再使用动态规划算法去求解目标函数的最优值,同时也就获得了次日最优的电压控制预案——各个时段的分接头档位值、电容器接入的个数以及DG的有功输出量、无功输出量。 本文提出的控制方法使用MATLAB程序去实现,仿真案例验证了方法的有效性。