基于影響指數和權衡技術的分布式風電多目標規劃方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種基于影響指數和權衡技術的分布式風電多目標規劃方法。
【背景技術】
[0002] 為了降低功率損耗和峰值運行成本，更好地調節電壓，提高系統的完整性、可靠性 和效率，分布式風力發電（distributed wind gerneration，DWG)近年來在配電網中得到較 為廣泛的運用。DWG是可接入配電網的一種小型風力發電裝置。目前已有較多的對DG(分 布式電能，distributed gerneration)和DWG規劃目標的研究。
[0003] 作為多目標不確定動態非線性規劃問題，若規劃區內成百上千個節點接入分布式 風電，或者在分布式風機組多類型、分布式電源多樣化等實際應用場景中，網絡布置最優方 案的確定會很困難。在對DWG接入的配電網的多目標規劃模型研究中，須考慮服務可靠性、 系統運行效率、發電成本、電能質量、系統安全等系統規劃目標要素。該多目標模型所包括 的這些目標要素彼此間存在矛盾和權衡關系。但傳統的做法沒有考慮到一些重要的要素目 標，比如服務和線路安全邊際的可靠性。一些如電壓上升的實際情形也沒有被考慮。較多 的文獻認為負載是恒定的。但事實上，系統的負載具有電壓依賴性，因此，假設負載是恒定 的分析會得出錯誤的結果。故而傳統將多目標問題轉化為單目標問題并得出一個不妥協的 解決方案的優化方法是有缺陷的。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的是解決現有技術存在的問題，提供一種有效的基于影響指數和權衡 技術的分布式風電多目標規劃方法。
[0005] 實現本發明目的的技術方案是基于影響指數和權衡技術的分布式風電多目標規 劃方法，
[0006] 步驟一：求得未接入DWG的五個影響指標；可靠性指標IR，有功功率損失系數 ICL，電力采購相關系數ICE，最小化節點電壓偏差影響指標IVD，安全影響指數ISS ;
[0007] 可靠性指標IR的計算公式為：
[0009] SAIDI為系統平均停電持續指數，SAIFI為系統平均停電頻率指數，用于測算每一 用戶的持續停電累計時間和頻率；
[0012] 式中，N1是第i次發生斷電的用戶的數量，Nt是用戶的總數量，i和R分別是第i 次斷電的恢復時間和斷電次數；
[0013] WjPW2是權重，分別為0.4和0.6 ;斷電持續權重高于斷電頻率，IR值下降表明可 靠性提尚。
[0014] 有功功率損失的系數ICL的計算公式為：
[0016] 含DWG和不含DWG的有功功率損失成本分別表示為Cuwt^P
[0019] 式中，Puiwt^P Puj是在第j個分支上含DWG和不含DWG的有功功率損失。λ ^ t 時的電力價格。At是運行持續的時間，nbr是網絡中的分支數；ICL值小于1，表明有功功 率損失成本降低；ICL等于1，表明系統不含DWG。
[0020] 電力采購相關系數ICE的計算公式為：
[0022] 含DWG和不含DWG的電力采購成本分別為CEtws和CE c:
[0025] 式中，PDit是t時節點i的所需負荷；λ屬t時的電力價格；Δ t是運行持續的時 間；Pmrei是節點i的DWG的功率；η為節點數；C lvDW(；是DWG供電的平準化電力成本；
[0026] ICE數值小于1，表明DWG運行是經濟的；當ICE等于1，表明系統不含DWG ;當ICE 數值大于1，表明DWG運行是不經濟的。
[0027] 最小化節點電壓偏差IVD的計算公式為：
[0029] 含DWG和不含DWG的系統電壓較參考點的平均偏差分別是VDDWG、VD :
[0032] 式中，Vdtci和V身別是含DWG和不含DWG的節點i的電壓；V i是參考節點的電壓；
[0033] IVD數值小于1，說明節點電壓調節得到改進；IVD等于1，說明系統不含DWG。
[0034] 安全的影響指數ISS的計算公式為：
[0036] MVAa@ MVACAP "分別是線路的平均潮流和線路的容量，表達如下：
[0039] 式中，MVA jP MVACAP j是線路j的實際潮流和最大容量，nbr是分支數；ISS數值降 低表明系統容量的釋放。
[0040] 步驟二：DWG規劃方法的多目標函數為：
[0041] min C (X) = min [IR (X)，ICL (X)，ICE (X)，IVD (X)，ISS (X) ]τ，
[0042] 式中X是位置和大小的向量，用于決定最小的影響指標，T為轉置矩陣，相關約束 條件如下：
[0043] ￡i=e Δε-
[0044] ε i是目標i的最大允許極限值；ε 3表示目標i的初始非劣解，規劃者的折衷偏 好為Δ ε 1;
[0045] 等式約束：有功和無功的功率保護必須滿足網絡的需要，包括輸入輸出功率，所有 節點的DWG功率，整個配電網的線路損耗的代數和必須等于0 ;
[0048] 式中，PjP Q i分別是節點i的輸入的有功功率和無功功率；P Dl和Q Dl分別是節點 i的有功和無功功率負荷；Pu^P Q Ui是支路k的有功和無功功率損失；P DW(；1是節點i的DWG 的有功功率，nbr是配電網的支路數量；
[0049] 不等式約束必須被滿足：
[0050] (a)線路的容量MVA :系統中任何支路的潮流不允許超過線路的容量：
[0051] Sij ^ CSij
[0052] 式中，Si j和CSi j分別是連接節點i和j分支的實際潮流容量；
[0053] (b)節點電壓限制：包括抵消電壓上升現象，含DWG與否的所有負荷條件下滿足電 壓限制的約束條件：
[0054] VO ^ Vmax ；
[0055] Vend I max load? no DG ^ V min ；
[0056] VDffG I min load? max DWG ^ V max ；
[0057] VDWG I min load，max DWG < VO, i ;
[0058] Vmin ^ Vi ^ Vmax ；
[0059] 式中，VO是電源點的電壓，Vmin和Vmax分別是節點電壓的最小允許值和最大允許 值；Vi是節點i的電壓；Vend I max IoacUno DWG是當負荷最大且不含DWG時饋電電壓； VDWG I min IoacUmax DWG是最小負荷和最大DWG滲透時DWG接入位置的電壓；
[0060] 設定交互計數r = 1 ;
[0061] 步驟三：選擇五個影響指標中的一個作為主目標；
[0062] 步驟四：對每個指標設定相應的偏差妥協確定最大或最小允許限制，將其余 的目標作為約束條件；
[0063] 步驟五：運算遺傳算法計算；隨機生成DWG的節點位置和大小對：
[0064] DWG_location = round(2+rand*(number_of_buses-2))
[0065] DffG_size = (rand*maximum_DWG_size)
[0066] 式中，round是四舍五入函數，非整數值趨于最近的整數值時生成節點位置，rand 是隨機生成0~1之間的任意數的函數；
[0067] 步驟六：若結果是可妥協的，則進入步驟十；否則，進入下一步；
[0068] 步驟七：交互計數增加1，r = r+Ι ;
[0069] 步驟八：設定新的偏差妥協&€+$，并重復步驟五一一步驟八；
[0070] 步驟九：若主目標需要更換，則返回步驟四；
[0071] 步驟十：求得最折衷的解決方案。
[0072] 采用了上述技術方案后，本發明具有以下的積極的效果：本發明提出了分布式風 電規劃中關鍵獨立目標的多目標函數模型，綜合考慮了 5個目標要素包括服務可靠性、系 統運行效率、發電成本、電能質量和系統安全，本方法采用交互式的權衡求解算法，即求解 多目標優化問題的ε-約束方法。通過應用這種方法，規劃者可以自主決策折衷的非支配 解，無論包含負荷模型與否，本方法均有效。
【附圖說明】
[0073] 為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對 本發明作進一步詳細的說明，其中
[0074] 圖1為含RCS位置和保護熔斷器的33節點網絡圖。
【具體實施方式】
[0075] 測試網絡是一個11KV，28節點的配電網，相關數據詳見表1和表2所示。該系統 的基準值是1000KVA和11KV。考慮DWG的容量范圍在0~lp. u.，系統總需求為I. 0884p. u.，DWG是以單位功率因數運行的。DWG供電的平準化電力成本包括安裝的資金成本，運 行和維護費用，運行時間以及DWG的壽命周期等，DWG的上網電價約為0. 51~0. 58元/ kwh[19]。除了松弛節點外，系統中每個節點均可被用于配置相應容量大小范圍內的DWG。 在0. 94 - I. 06p. u.外的節點電壓被認為是電壓崩潰，如果DWG所配置的節點電壓高于變電 站電壓，電壓上升的現象將出現。任何線路的潮流超過該線路的容量將被認為是違反線路 限制。任何產生電壓上升現象的DWG的位置和容量，違反電壓約束，或者違反線路限制的， 都不予在配電網中分配位置。
[0076] 除了主斷路器發揮DWG的能力使得系統的可靠性提高外，兩個重合閘須配置在配 電網中標箭頭的位置處。為應對故障，這些重合閘將配電網系統分為3塊區域，即Z1，Z2和 Z3。離故障位置最近的重合閘必須將故障隔離，盡可能減少斷電的用戶數。本研究假設緊 急情況下兩重合閘同時運行工作。如果DWG配置在非故障區域，且DWG能夠滿足區域負荷 容量要求，區域內的用戶將不會面臨斷電。該方法可減少系統的平均停電頻率指數（SAIFI) 和平均停電持續指數（SAIDI)，從而提高系統可靠性。函數中使用的電壓約束能保證任何節 點沒有電壓越限。因此，通過使用LTC變壓器，將變電站電壓設置為額定電壓的103%。
[0077] 表1 28節點的系統和負荷數據

[0080] SL =線路最大MVA(p. u) ;PD =有功功率（p. u.);負荷功率系數cos Φ = 0. 7 ;無 功負荷QL = tan Φ PD ;T =負荷類型；I =工業用電；R =居民用電；C =商業用電。
[0081] 表2架空線的停電頻率和修復時間
[0083] 下面進行兩個具體的算例來證實本發明的方法有效。
[0084] (算例 1):
[0085] 算例1的結果見表3,從不含DWG的初始方案獲得開始，可靠性