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福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院的研究人員陳聰偉、江修波、劉麗軍，在2017年第6期《電氣技術(shù)》雜志上撰文，基于不同類型負(fù)荷和DG的典型時(shí)序特性，以及考慮不同類型污染物的環(huán)境代價(jià)和儲(chǔ)能效益，以配電網(wǎng)年社會(huì)成本，年購(gòu)電成本，年環(huán)境成本，年可靠性成本，最低點(diǎn)電壓偏移量為目標(biāo)函數(shù)，建立DG和儲(chǔ)能設(shè)備的優(yōu)化配置模型。
算法對(duì)比三維圖
該模型根據(jù)負(fù)荷和DG出力的時(shí)序性，對(duì)DG和儲(chǔ)能裝置的位置和容量進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化。同時(shí)為了改善NSGA-II初始化多樣性低，交叉變異概率恒定，收斂速度慢等缺點(diǎn)，將云模型的思想融入到NSGA-II中并利用改進(jìn)的云模型NSGA-II對(duì)上述模型進(jìn)行尋優(yōu)，然后再用1-9標(biāo)度法與隸屬度函數(shù)相結(jié)合的方法對(duì)尋優(yōu)的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。
最后，通過IEEE-33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)對(duì)該模型進(jìn)行仿真，結(jié)果表明上述模型和算法能有效地對(duì)分布式電源和儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化配置。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力需求日益增長(zhǎng)，煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)化石能源過度使用造成環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，因此安裝具有線損低，清潔環(huán)保，效率高，發(fā)電方式靈活的DG受到人們?cè)絹?lái)越多的青睞。我國(guó)自然資源種類多,擁有豐富的風(fēng)能，水能和光能資源，這為DG的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
但是由于風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電出力具有波動(dòng)性，如果大規(guī)模接入DG會(huì)造成整個(gè)配電網(wǎng)不穩(wěn)定，可能出現(xiàn)雙向潮流和局部節(jié)點(diǎn)電壓過高的現(xiàn)象，因此配電網(wǎng)對(duì)DG的接納能力受到嚴(yán)重的限制。雖然風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電出力在時(shí)序上具有互補(bǔ)的特性，但是綜合考慮負(fù)荷的時(shí)序性，僅安裝這兩種分布式電源是不能完全平抑DG的波動(dòng)。
因此本文在接入DG的同時(shí)也適量安裝一定的儲(chǔ)能裝置根據(jù)DG出力和負(fù)荷的時(shí)序特性，實(shí)時(shí)調(diào)整儲(chǔ)能裝置的充放電狀態(tài)，盡可能使DG出力的波動(dòng)性降到最低，能夠大大提升配電網(wǎng)對(duì)DG的接納能力，因此如何合理配置DG和儲(chǔ)能裝置的位置和容量使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)，成為國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一。
文獻(xiàn)[1-2]在負(fù)荷需求水平和DG出力恒定的前提下對(duì)DG進(jìn)行選址定容優(yōu)化配置，并未考慮負(fù)荷和DG出力的時(shí)序性與實(shí)際情況相差較大的問題。文獻(xiàn)[3]考慮了DG出力和負(fù)荷的時(shí)序特性，同時(shí)也提及了儲(chǔ)能裝置但未根據(jù)三者的實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)其進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化。
文獻(xiàn)[4]的模型中只提及風(fēng)力發(fā)電的波動(dòng)性，沒有充分考慮負(fù)荷需求的波動(dòng)性。文獻(xiàn)[5]以線路有功損耗和電壓穩(wěn)定性作為目標(biāo)函數(shù)，但在求解過程中將其轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)求解。文獻(xiàn)[6]充分考慮風(fēng)力發(fā)電，光伏發(fā)電和負(fù)荷的時(shí)序特性，并以年碳排放量最小建立DG的優(yōu)化配置模型，但是該模型未考慮儲(chǔ)能裝置。
文獻(xiàn)[7]充分考慮DG和負(fù)荷的時(shí)序特性并對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行協(xié)同規(guī)劃，但未考慮儲(chǔ)能裝置的效益，政府補(bǔ)貼，節(jié)點(diǎn)電壓質(zhì)量等因素其模型還不夠全面同時(shí)該模型未對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)，求解的算法仍存在不足。上述文獻(xiàn)從不同角度研究DG的優(yōu)化配置，建立考慮不同指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型。
本文在前人研究的基礎(chǔ)上，取其精華并對(duì)他們的不足進(jìn)行補(bǔ)充和修正，建立充分考慮DG、儲(chǔ)能裝置和負(fù)荷的時(shí)序特性以及儲(chǔ)能效益的多目標(biāo)分布式電源優(yōu)化配置模型，并采用基于云模型的NSGA-II對(duì)上述模型進(jìn)行求解，最后采用1-9標(biāo)度法與隸屬度函數(shù)相結(jié)合的方法對(duì)尋優(yōu)的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。
算法對(duì)比三維圖
結(jié)論
本文基于DG和負(fù)荷的時(shí)序特性，以降低系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)用以及提高電能質(zhì)量為目標(biāo)，對(duì)DG和儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，建立分布式電源與儲(chǔ)能裝置優(yōu)化配置的規(guī)劃模型，并采用基于云模型的NSGA-II進(jìn)行求解得到最優(yōu)配置方案。
結(jié)果表明：
(1)考慮DG和負(fù)荷的時(shí)序性更符合負(fù)荷和DG的實(shí)際運(yùn)行情況，同時(shí)考慮時(shí)序性能充分發(fā)揮儲(chǔ)能設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。
(2)儲(chǔ)能裝置、DG和負(fù)荷的協(xié)同優(yōu)化可以有效控制等效負(fù)荷的波動(dòng)，同時(shí)可以大大提高DG的滲透率。
(3)改進(jìn)的云模型NSGA-II比原始算法收斂速度快而且能夠找到全局最優(yōu)避免局部收斂。
(1)考慮DG和負(fù)荷的時(shí)序性更符合負(fù)荷和DG的實(shí)際運(yùn)行情況，同時(shí)考慮時(shí)序性能充分發(fā)揮儲(chǔ)能設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。
(2)儲(chǔ)能裝置、DG和負(fù)荷的協(xié)同優(yōu)化可以有效控制等效負(fù)荷的波動(dòng)，同時(shí)可以大大提高DG的滲透率。
(3)改進(jìn)的云模型NSGA-II比原始算法收斂速度快而且能夠找到全局最優(yōu)避免局部收斂。
總之，本文所提的模型和算法可以對(duì)分布式電源和儲(chǔ)能裝置進(jìn)行合理的優(yōu)化配置，達(dá)到經(jīng)濟(jì)性好電能質(zhì)量高的目的。
原標(biāo)題:考慮時(shí)序與儲(chǔ)能配合的分布式電源優(yōu)化配置研究
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