基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及位置確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及位置確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 分布式電源接入系統(tǒng)，會(huì)給電網(wǎng)運(yùn)行帶來一定的影響，包括對(duì)電壓及可靠性、電能 質(zhì)量、網(wǎng)損、短路電流及繼電保護(hù)等。在分布式電源接入系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮到不同接入位置及 容量所帶來的影響，確定合適的接入位置及接入容量，保證系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)、可靠的運(yùn)行，是 分布式電源接入系統(tǒng)研宄的重點(diǎn)內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及 位置確定方法，該方法基于最小網(wǎng)損的目標(biāo)對(duì)基本螢火蟲算法進(jìn)行改進(jìn)，很好地利用了螢 火蟲算法的全局搜索與并行計(jì)算能力，這種方法與其他方法相比較，具有算法簡(jiǎn)單、尋優(yōu)速 度快，收斂精度高等特點(diǎn)，能更好地分析分布式電源最優(yōu)接入容量與位置的實(shí)際需要。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] 一種基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及位置確定方法，包括以下步驟：
[0006] (1)對(duì)含分布式電源配電網(wǎng)網(wǎng)損進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并對(duì)其進(jìn)行潮流計(jì)算；
[0007] (2)對(duì)含分布式電源配電網(wǎng)網(wǎng)損進(jìn)行準(zhǔn)入容量計(jì)算，根據(jù)負(fù)荷沿饋線線性分布，確 定分布式電源準(zhǔn)入容量與接入位置的函數(shù)關(guān)系；
[0008] (3)以選擇網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)，利用螢火蟲算法對(duì)網(wǎng)損函數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，確定分布 式電源接入位置與準(zhǔn)入容量；
[0009] (4)對(duì)比最優(yōu)接入容量與準(zhǔn)入容量，如果最優(yōu)接入容量超過了準(zhǔn)入容量，則將接入 位置向饋線首端推移直至預(yù)接入容量位于準(zhǔn)入容量區(qū)間內(nèi)；如果不存在滿足條件的準(zhǔn)入容 址，則修正最優(yōu)接入容量為準(zhǔn)入容量。
[0010] 所述步驟（1)中，對(duì)含分布式電源配電網(wǎng)網(wǎng)損進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的具體方法為：
[0011] 分布式電源并網(wǎng)前，配電網(wǎng)網(wǎng)損為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及位置確定方法，其特征是：包括以下 步驟： (1) 對(duì)含分布式電源配電網(wǎng)網(wǎng)損進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并對(duì)其進(jìn)行潮流計(jì)算； (2) 對(duì)含分布式電源配電網(wǎng)網(wǎng)損進(jìn)行準(zhǔn)入容量計(jì)算，根據(jù)負(fù)荷沿饋線線性分布，確定分 布式電源準(zhǔn)入容量與接入位置的函數(shù)關(guān)系； (3) 以選擇網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)，利用螢火蟲算法對(duì)網(wǎng)損函數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，確定分布式電 源接入位置與準(zhǔn)入容量； (4) 對(duì)比最優(yōu)接入容量與準(zhǔn)入容量，如果最優(yōu)接入容量超過了準(zhǔn)入容量，則將接入位置 向饋線首端推移直至預(yù)接入容量位于準(zhǔn)入容量區(qū)間內(nèi)；如果不存在滿足條件的準(zhǔn)入容址， 則修正最優(yōu)接入容量為準(zhǔn)入容量。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及位置確定方法， 其特征是：所述步驟（1)中，對(duì)含分布式電源配電網(wǎng)網(wǎng)損進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的具體方法為： 分布式電源并網(wǎng)前，配電網(wǎng)網(wǎng)損為：
式中：Qlj為線路無功功率，P L一線路有功功率，Un-線路額定電壓，:Ttl一饋線單位長(zhǎng)度電 阻； 當(dāng)分布式電源接入系統(tǒng)后，饋線上的功率損耗包括系統(tǒng)和分布式電源間的功率損耗 Losss及分布式電源和負(fù)荷間的功率損耗Loss ^
分布式電源并網(wǎng)產(chǎn)生的網(wǎng)損變化量ALoss為：
設(shè)網(wǎng)損的變化率為：
式中：PDe為分布式電源有功功率，COS Θ為功率因數(shù)，Ql為線路無功功率，p 線路有 功功率，Un為線路額定電壓，r ^為饋線單位長(zhǎng)度電阻；
3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及位置確定方法， 其特征是：所述步驟（1)中，對(duì)含分布式電源配電網(wǎng)網(wǎng)損進(jìn)行潮流計(jì)算的具體步驟為： 1-1)根據(jù)電網(wǎng)線路圖確定主要饋線，選擇線路最長(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)最多的線路為主饋線； 1-2)電網(wǎng)注入功率始端的節(jié)點(diǎn)電壓己知且保持不變，當(dāng)電網(wǎng)含有分支時(shí)，把各分支包 含的所有節(jié)點(diǎn)負(fù)荷之和作為初始的分支注入功率； 1-3)由公式形成始端節(jié)點(diǎn)1的初始迭代注入功率，進(jìn)行主饋線的潮流計(jì)算，更新各節(jié) 點(diǎn)功率和電壓，當(dāng)P# Q n的絕對(duì)值小于KT7時(shí)，主饋線的潮流收斂； 1-4)如果？"與Q "的絕對(duì)值不小于ΚΓ7,則更新主饋線始端注入功率； 1-5)執(zhí)行步驟1-3)到1-4)，直至滿足P# Q "的值小于10'主饋線的第一次潮流收 斂，將主饋線潮流計(jì)算得到的分支節(jié)點(diǎn)電壓值作為各分支節(jié)點(diǎn)的初始迭代電壓，按照主饋 線潮流計(jì)算方法完成支路潮流計(jì)算； 1-6)由各分支潮流計(jì)算可以得到注入各分支功率，即為主饋線流入各分支的負(fù)荷，這 樣更新的各分支節(jié)點(diǎn)負(fù)荷就為新的注入分支功率與原固有的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷之和； 1-7)第二次進(jìn)行步驟1-3)到1-6)的主饋線潮流計(jì)算，得到的各分支節(jié)點(diǎn)電壓值再次 作為各分支潮流計(jì)算的注入節(jié)點(diǎn)電壓； 1-8)第二次進(jìn)行各分支潮流計(jì)算，直至收斂。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及位置確定方法， 其特征是：所述步驟（2)中，具體方法為：配電網(wǎng)負(fù)負(fù)荷沿饋線均勻分布，分布式電源準(zhǔn)入 容量與接入位置的簡(jiǎn)化函數(shù)為：
其中，Vimax為線路節(jié)點(diǎn)的電壓上限；V1為變電站側(cè)節(jié)點(diǎn)電壓，一般可視變壓器分接頭確 定；Pr，Qx為線路總負(fù)荷，:r、X為線路總阻抗，i為分布式電源在饋線上的接入位置，首端與 末端對(duì)應(yīng)為[0, 1]之間；λ為分布式電源功率因數(shù)；α為修正因子，視配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí) 的網(wǎng)損而定； 負(fù)荷沿饋線線性遞增分布，分布式電源準(zhǔn)入容量與接入位置的簡(jiǎn)化函數(shù)為：
其中，Vimax為線路節(jié)點(diǎn)的電壓i：限，V i為變電站側(cè)節(jié)點(diǎn)電壓，視變壓器分接頭確定；Pr， Qx為線路總負(fù)荷，r、X為線路總阻抗，i為分布式電源在饋線上的接入位置，首端與末端對(duì) 應(yīng)為[〇, 1]之間；λ為分布式電源功率因數(shù)；α為修正因子，視配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的網(wǎng)損 而定； 負(fù)荷沿饋線線性遞減分布，分布式電源準(zhǔn)入容量與接入位置的簡(jiǎn)化函數(shù)關(guān)系為：
其中，Vimax為線路節(jié)點(diǎn)的電壓上限，V i為變電站側(cè)節(jié)點(diǎn)電壓，一般可視變壓器分接頭確 定；Pr，Qx為線路總負(fù)荷，:r、X為線路總阻抗，i為分布式電源在饋線上的接入位置，首端與 末端對(duì)應(yīng)為[0, 1]之間；λ為分布式電源功率因數(shù)；α為修正因子，視配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí) 的網(wǎng)損而定。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及位置確定方法， 其特征是：所述步驟（3)中，具體步驟為：選擇網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)： minPL〇ss= min {P L0SS (Pdl, Pd2,. . . Pj } 其中，n為系統(tǒng)中支路總數(shù)；Pujss為網(wǎng)損，與接入DG的位置和容量及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)； 等式約束為節(jié)點(diǎn)潮流方程
其中，Pei，Qei如分別為節(jié)點(diǎn)i注入的有功功率和無功功率；U i為節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值：U j 為節(jié)點(diǎn)j的電壓幅值：S i，分別為節(jié)點(diǎn)i，j的電壓相角，G u為支路電導(dǎo)；B u為支路電 納； 不等式約束條件：
其中，U為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓向量A為支路有功功率向量：PDe為DG額定容量，P s、Psmax* 別為輸電系統(tǒng)向配電系統(tǒng)輸出的實(shí)際功率和最大功率。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及位置確定方法， 其特征是：所述步驟（3)中，在分布式電源容量確定時(shí)，確定最優(yōu)接入位置實(shí)現(xiàn)線路網(wǎng)損最 小化的步驟如下： (3-1)輸入系統(tǒng)網(wǎng)損函數(shù)HiinPujss= min {P wss (Pdl，Pd2，…Pdn)};設(shè)置參數(shù)； (3-2)設(shè)置分布式電源接入位置集合為P= (Pl，p2…，pn)，其中Pi表示分布式電源接入 i結(jié)點(diǎn)，計(jì)算螢火蟲在不同位置時(shí)的亮度、吸引度、螢火蟲間的距離和移動(dòng)方向，進(jìn)行螢火蟲 位置更新； (3-3)在螢火蟲算法中，判斷分布式電源接入位置集合P= (Pl，p2…，pn)是否滿足收斂 判據(jù)？(>1)-?^_彡￡，若滿足，則將新位置作為最佳策略^%
若不滿足，則返回步驟2)，繼續(xù)改變螢火蟲位置，進(jìn)行下一輪位置更新； 3-4)輸出螢火蟲最優(yōu)結(jié)果，即在已知分布式電源接入容量前提下，最優(yōu)的接入位置。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及位置確定 方法，其特征是：所述步驟（3-1)中，螢火蟲個(gè)體數(shù)η = 200、介質(zhì)的光吸收系數(shù)γ = 7. 8125X10'最大吸引度β。= 0.9、步長(zhǎng)因子α = 0.8、迭代次數(shù)100、擾動(dòng)因子rand為 [〇，1]上服從均勻分布的隨機(jī)因子。
8. 如權(quán)利要求6所述的一種基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及位置確定方法， 其特征是：所述步驟（3-2)的具體方法為：亮度I定義為：
其中山為螢火蟲的最大螢光亮度，即自身（r = 0處）熒光亮度，與網(wǎng)損函數(shù)值1\<^相 關(guān)，目標(biāo)函數(shù)值Pmss越優(yōu)自身亮度越高；γ為光強(qiáng)吸收系數(shù)，設(shè)為常數(shù)；ru為螢火蟲i與j 之間的空間距離； 螢火蟲的吸引度β定義為：
其中，Ptl為最大吸引度，即螢火蟲自身的吸引度； 螢火蟲i和j的笛卡爾距離定義為：
其中，Xi，k，Xj，k為螢火蟲i和j在第X i維空間坐標(biāo)中的第k個(gè)位置； 螢火蟲i被螢火蟲j吸引的位置更新公式為： Xi= Xi+β X (xj-x^ + a X (rand-1/2) 其中，為螢火蟲i和j所處的位置；α和rand均為擾動(dòng)隨機(jī)參數(shù)，用于加大搜索 區(qū)域。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及位置確定方法， 其特征是：所述步驟（3)中，在分布式電源接入位置確定時(shí)，分布式電源接入容量對(duì)配電網(wǎng) 有著不同的影響，確定最優(yōu)接入容量實(shí)現(xiàn)線路網(wǎng)損最小化的步驟如下： (3-a)輸入系統(tǒng)網(wǎng)損函數(shù) HiinPujss= min {P wss (Pdl，Pd2，…Pdn)};設(shè)置 FA 參數(shù)； (3-b)設(shè)置分布式電源接入容量集合為C = (Cl，(v··，cn)，其中(^表示分布式電源i點(diǎn) 接入容量，在螢火蟲算法中，分布式電源容量集合即為螢火蟲的位置集合，計(jì)算螢火蟲在 不同位置時(shí)的亮度、吸引度、螢火蟲間的距離和移動(dòng)方向，并進(jìn)行螢火蟲位置更新； (3-c)判斷螢火蟲算法是否滿足收斂判據(jù)cf+1) S ε，若滿足，則將新位置代表的容 量作為分布式電源的最佳接入容量Ci%
若不滿足，則返回步驟（2)，繼續(xù)改變螢火蟲位置，進(jìn)行下一輪位置更新； (3-d)輸出螢火蟲最優(yōu)位置及最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值。
10.如權(quán)利要求9所述的一種基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及位置確定 方法，其特征是：所述步驟（3-a)中，螢火蟲個(gè)體數(shù)η = 200、介質(zhì)的光吸收系數(shù)γ = 7. 8125X10'最大吸引度β。= 0.9、步長(zhǎng)因子α = 0.8、迭代次數(shù)100、擾動(dòng)因子rand為 [〇，1]上服從均勻分布的隨機(jī)因子。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于螢火蟲算法的分布式電源最優(yōu)容量及位置確定方法，包括以下內(nèi)容：含分布式電源配電網(wǎng)理論建模、配電網(wǎng)潮流計(jì)算、準(zhǔn)入容量計(jì)算、初始化目標(biāo)螢火蟲算法、更新螢火蟲位置并確定非劣解集、更新外部檔案文件、判斷是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最大迭代次數(shù)，輸出結(jié)果。本發(fā)明基于最小網(wǎng)損的目標(biāo)對(duì)基本螢火蟲算法進(jìn)行改進(jìn)，很好地利用了螢火蟲算法的全局搜索與并行計(jì)算能力，尋求接入配電網(wǎng)分布式電源最優(yōu)接入容量及位置；這種方法與其他方法相比較，具有算法簡(jiǎn)單、尋優(yōu)速度快，收斂精度高等特點(diǎn)，能更好地分析分布式電源最優(yōu)接入容量與位置的實(shí)際需要。
【IPC分類】H02J3-00, G06Q50-06
【公開號(hào)】CN104852374
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510253147
【發(fā)明人】張林垚, 吳桂聯(lián), 宣菊琴, 荀超, 吳涵, 鄭潔云, 柯曄
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司, 國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月18日