含分布式电源的配电网潮流计算方法的研究

赵凤梅+徐海利+陈雪琨+梁湖辉

摘 要：含分布式电源配电网潮流的计算是配电网络分析的一项重要内容，它是对配电网系统的规划设计运行方式的合理性、可靠性和经济性进行有效分析的重要依据。本文分析了配电网络的特征，然后建立了配电网的潮流计算的有效模型，提出了网络重构及电容器投切的配电网优化方法优化的方法。

关键词：配电网；潮流计算方法；网络拓扑

1 科学意义和应用前景

随着化石能源的日益枯竭，以风机、光伏、微型燃气轮机等为代表的分布式电源得到了广泛关注与快速发展。2013年7月18日，国家发展与改革委员会印发了《分布式发电管理暂行办法》，为我国分布式电源的发展做出了有利的政策引导。目前，全国各地纷纷响应国家能源产业政策号召，积极调整优化能源产业结构，促进节能减排和低碳经济发展，大力发展分布式电源接入配电网。

分布式电源接入配电网后，配电网由无源网络变为有源网络，潮流也由单向变为复杂的双向潮流，同时也会改变电压分布，给配电网的优化运行工作带来了新的挑战与要求。为了能够使得配电网更加经济、安全、可靠地运行，有必要研究含分布式电源的配电网综合运行优化方法。

2 配电网特点

配电网与输电网最主要的区别主要有两点，一是配电网电压等级相对较低，输送容量有限，输送距离较短，二是输电网一般是网与网之间相联，输送容量较大，输送距离相对较长。因此，在潮流计算时，由于配电网电压较低，其等值电路一般只考虑电阻和电抗即可，电导和电纳基本可以忽略。而输电网的等值电路必须考虑电导和电纳对潮流的影响，同时，在运行和稳定计算分析时，输电网由于输送距离较长，还必须考虑功角损失。建立配电网的有效模型、支路模型等；配电网的潮流计算法的分类还没有统一标准，如果有人根据配电网的潮流计算所采用状态量分为母线功率型、母线电流型、支路功率型和支路电流型，还有人从传统潮流算法分类的角度可分为前推回推法、ZBUS高斯法、直接法、快速解耦法、改进牛顿法、网络化简法等。目前国内外在配电网运行优化方面已经取得了一些研究成果，但是尚未有文献报道将无功优化、分布式电源有功优化和网络重构三者相结合的配电网综合运行优化研究。为了能够使得分布式电源接入后的配电网能够更加经济安全地运行，有必要研究配电网综合运行优化方法和相应的高效求解算法。

3 配电网的潮流计算优化

目前，国内外在配电网运行优化领域已经做了一些研究[1]。文献[2]和[3]分别研究了不含分布式电源和含分布式电源的配电网无功优化问题。文献[4]目前，国内外在配电网运行优化领域已经做了一些研究。研究了不含分布式电源和含分布式电源的配电网无功优化问题。建立了以网损最小为优化目标的配电网重构模型，分别采用禁忌搜索算法和粒子群算法进行求解。研究了含分布式电源的配电网有功-无功联合优化问题。提出了网络重构及电容器投切的配电网优化方法。和建立了以网损最小为优化目标的配电网重构模型，分别采用禁忌搜索算法和粒子群算法进行求解。研究了含分布式电源的配电网有功-无功联合优化问题。提出了网络重构及电容器投切的配电网优化方法。

就目前配电网络自动化设备覆盖率比较低、配电网的模型数据维护量大、基础数据不完整、研究实时量测信息缺少情况，结合用电信息采集和典型负荷特性进行负荷的校验和负荷的补全。采用最优办法，结合配电网的辐射网络的结构，采用分块的稀疏矩阵的技术，既保证潮流计算的收敛，也保证了计算得快速准确性，从而满足了实际工程需要，解决实际工程中的实用化潮流分析计算的问题。潮流计算为电力系统分析的一种最基本的计算方法，它的根本任务是对已给定的运行条件来确定系统运行状态，也是在三相都平衡的稳态状态下来计算电力系统中的每条母线电压的幅值和相角，并且每一个设备比如传输线和变压器中的有功和无功潮流，与各设备损耗也需要计算出来。

配电网运行优化领域的研究热点主要包括配电网无功优化、分布式电源出力优化和网络重构等。配电網运行优化问题的常见优化目标有网损最小、电压偏移率最小和运行费用最小等，约束条件则包括潮流方程、节点电压和支路功率等一系列电气约束条件。配电网运行优化问题的数学模型通常具有非线性、多约束、离散变量和连续变量并存的特点，往往难以采用传统的数学优化方法进行求解，一般采用以遗传算法和粒子群算法为代表的群体智能算法进行求解。

4 结论

首先建立分布式电源出力模型，并研究含分布式电源的配电网潮流计算方法。接着以网损最小为目标函数建立配电网综合运行优化模型，约束条件包括潮流方程约束、节点电压约束、支路功率约束和网络拓扑结构约束等，该模型能够同时优化补偿电容器投切容量、有载调压变压器变比、分布式电源出力和网络结构。然后根据模型的特点，提出基于智能优化算法的高效方法对模型进行求解。

参考文献

[1]王淳，程浩忠，陈恳.配电网动态无功补偿的整体优化算法[J].电工技术学报，2008，23（2）：109-114.

[2]LIANG R H， CHEN Y K， CHEN Y T. Volt/Var control in a distribution system by a fuzzy optimization approach[J]. International Journal of Electrical Power & Energy Systems， 2011，33（2）：278-287.

[3]熊宁，程浩忠.基于开关组的禁忌算法在配电网动态重构中的应用[J].电力系统自动化，2008，32（11）：56-60.

[4]陈曦，程浩忠，戴岭，等.邻域退火粒子群算法在配电网重构中的应用[J].高电压技术，2008，34（1）：148-153.