含分布式发电系统的配电网无功优化研究

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1、第一章绪论第1章绪论1．1分布式发电研究背景和意义分布式电源是未来电力发展一个新的方向。分布式电源(DG--distributedgeneration)是指分布在配电网中的功率为数千瓦至30MW(兆瓦)模块式的、与环境兼容的独立电源1110分布式电源主要是由电力部门或者用户所有，可以用来满足电力系统的要求：再生能源的利用、调峰作用、节省输变电投资、降低系统的网损、提高系统供电可靠性等等。所谓分布式电源，既指传统的分散独立小型发电系统，也是指采用分布式发点技术联网的一组或成组的小型分散独立电源1210分布式发电设施主要包括：内燃机、微型燃气轮

2、机、风力发电机、光伏电池、燃料电池等。英国、美国、日本等发达国家在进行能源结构调整过程中已经把分布式电源技术放在了相当重要的位置上。近年来，对新型分布式电源技术的研究取得了突破性的进展，分布式电源有望在电能生产中占有越来越大的比重，并对电力系统产生重大的影响。分布式发电系统在环保、能源多样性、节能效率、等各方面的优点，再加上电力系统的飞速发展，使得这种技术得到了广泛的关注，并在一些领域获得较大进展(风力发电、燃气轮机等)。其范围也得到相当广泛的应用，如可用在大型商厦、医院、宾馆、办公楼、体育馆、疗养院等。分布式电源并入大电网也被电力专家认为

3、是能够节省能耗、提高系统灵活性和可靠性的主要方式，是未来电力市场的发展方向。DG主要有以下几个重要意义口1：(1)环保性：由于采用太阳能、风能或者天然气作为主要的能源，因此可减少污染物的排放；由于就近供电可以减少高电压输电线的建设，减少了输电线的电磁污染。(2)经济性：由于分布式电源并网可以降低系统的投资费用和网损，并且还可以用来制热、制冷，可以使能源得到更合理的利用，可提高能源的利用效率。(3)能源利用的多样性：由于分布式发电可利用太阳能、风能或者天然气等多种清洁能源，并可同时为电力用户提供电、热、冷等多种能源方式，是解决能源危机和安全问

4、题的一种良好的方案。(4)安全可靠性：当大电网出现大面积瘫痪事故时，具有特殊设计的分布式发电系统仍能可以为一些重要负荷提供正常运行，可减少事故带来的损失，由此可提高供电的安全可靠性。(5)由于边远地区得不到可靠的供电，因此分布式发电可以为我国许多边远地区和农村地区提供一些可靠的供电。1．2无功优化的研究背景及意义随着国民经济的飞速发展，电网的安全以及用电量的增加，经济运行受到额外西安理工大学硕士论文的重视，而电力系统的无功优化是解决经济运行以及系统安全的问题的手段之一。因此对系统进行无功优化具有深远的意义。无功优化是指系统有功负荷、有功电源

5、以及线路确定的情况之下，在满足所有约束条件的前提下，通过计算来确定系统中某些控制变量的值，使系统的某～个或多个性能指标达到最优时的运行方式。在优化计算上，无功优化是典型的非线性规划问题，具有非线性、不连续、不确定因素等特点[41。电力系统电压质量得到保证的基本条件就是使系统的无功得到合理的分布。首先，无功过剩将使系统电压得到提高，如果系统电压超过了上限运行，将会危害系·统和设备的安全；其次，无功不足会降低系统电压，因此用电设备得不到充分利用价值，过低的电压甚至会引起电压崩溃等严重事故。因此对全网的无功进行优化可以使系统安全和经济运行得到保证

6、，通过优化来调整运行方式，从而实现最小的投入来换取最大的收益。无功优化主要是体现在以下几个方面"1：(1)减少系统的损耗，以降低系统运行费用；(2)改善系统的电压，保证电能质量；(3)改善系统运行，提高系统的可靠性和安全性。因此，无功优化是对整个系统的安全稳定运行提供重要的保障，通过无功优化来优化电网的潮流分布，从而降低电网的有功损耗，改善电压质量，使电力设备可以得到安全可靠运行。1．3无功优化的研究现状由于无功优化是解决经济运行、电力系统安全的重要手段之一，但如果电力系统无功不足或者是分布不够合理，将会对系统带来一系列问题：电压水平降低、

7、稳定性下降、系统损耗增加、用户电压质量下降、用电设备不能正常运行，甚至还会造成系统的崩溃。随着近些年电力系统规模的扩大以及负荷不断增长，在满足负荷需求的基础之上，如何充分利用无功功率来解决系统的安全、经济运行，一直是国内外电力专家以及学者们致力研究的问题。由于配电网的无功优化对发电机的有功不能进行调节，因此无功优化更能体现出解决配电网的安全、经济运行中重要性。由于无功优化的作用，许多研究人员针对无功优化做出了大量的研究分析，并提出了许多有效的算法。其中算法大概分为；传统优化法和人工智能方法。这类的传统优化法有非线性规划法、线性规划法、混合整

8、数规划法、动态规划一法等。电力系统的传统优化方法是指从某个随机的初始点计算，并根据一定的轨迹不断更新当前解，最后收敛于全局的最优解。2第一章绪论1．3．1传统优化算法a．非线性规