電力工程師職稱論文范文改進SQP法的DG定容研究

　　摘要：近年來，由于分布式電源具有投資小、清潔環保、供電可靠和發電方式靈活等優點，它作為利用可再生能源的理想形式得到快速發展。分布式發電通常以接入配電網為主，會對配電網的電能質量、電網可靠性、配網損耗和繼電保護等方面產生影響。所以，在DG接入配電網之前，必須對其進行規劃。本文采用改進的SQP算法對配電網中分布式電源定容問題進行研究。實例計算比較表明該算法是可行有效的。

　　關鍵詞：分布式電源,配電網,定容,改進SQP法

　　0 引言

　　分布式電源( DG，Distributed Generation )是指支持現存配電網的經濟運行、為滿足用戶特定需要或同時滿足這兩方面要求，以小規模(發電功率在數千瓦至50MW的小型模塊)、分散式的方式布置在用戶附近, 可獨立地輸出電能的系統。[1]分布式電源種類主要包括風力發電、太陽能發電、微型燃氣輪機發電、燃料電池發電和生物質能發電等。DG以接入配電網運行為主，在不考慮配電網絡拓撲結構及負荷分布的條件下，其對配電網絡的影響程度主要與DG的安裝地點和安裝容量有關。所以，在DG接入配電網前，必須對其進行合理規劃。

　　國內外眾多學者對這一問題提出了多種解決方法。文獻[2][3]等提出了基于遺傳算法的DG規劃方法，文獻[4]提出了基于PSO的優化方法;文獻[5]運用差分進化法，通過分析電壓對功率的變化率( )的敏感度來選擇DG接入的位置。此外，文獻[6]還介紹了一種基于功率圓的DG選址和定容方法。這些方法對于規劃工作都具有啟發意義。

　　1 DG定容問題建模

　　最優化DG容量問題是一個高度非線性化的求解問題，目標函數、等式和不等式約束均為非線性。

　　1.1目標函數

　　以配電網有功網損最小為目標函數：是有NB條母線的配電網的有功網損此外，該式還可以表示為：

　　1.2等式約束

　　等式約束指表明在配電系統中任意母線的有功和無功功率守恒的非線性潮流等式。即流入母線的復功率的總量為零：

　　1.3不等式約束

　　有兩組需要滿足的不等式約束，第一組是系統的邊界條件。包括配電網絡母線的電壓、相角和功率因數。電壓和相角最大最小值限制由系統的物理條件限制。通常電壓大小波動不得超過 ，DG的功率因數上下限由安裝在配電網絡中DG的類型決定。約束條件的數學表述如下：

　　第二組約束是DG容量約束。DG的容量不能超過由變電所提供的功率，且要限制在饋電線路中的潮流以保證不達到其熱極限。約束條件的數學表述如下：

　　2 基于改進SQP法的求解流程

　　序列二次規劃法(SQP，Sequential Quadratic Programming)是求解一般性有非線性約束條件的優化問題最有效的算法之一。其基本思想是：在每一迭代步通過求解一個二次規劃子問題來確立一個下降方向，以減少價值函數來取得步長。重復這些步驟直到求得原問題的解。

　　但由于式(3)和式(4)是一個非線性項和三角函數項混合的表達式。當用傳統的SQP法求解時，由此而導致Hessian矩陣和Jacobian矩陣的元素在每一次迭代中都要更新，從而使運算時間大大增加。

　　由此提出改進的SQP法(FSQP，Fast SQP)。每一次迭代，通過調用FFRPF(Fast and Flexible Radial Power Flow)潮流計算程序[4]計算選定位置接入DG的線路潮流、配電網母線電壓向量 ，由此更新DG容量。

　　3 算例分析

　　如圖2所示，采用IEEE33節點配電網絡作為測試系統。其電壓等級為12.66kV，一條主饋線和三條支路饋線的總功率需求為3715kW和2300kvar。分別采用傳統SQP法和改進的FSQP法對單個核多個DG進行定容，采用APC(All Possible Combinations)法[4]進行選址。

　　4 結論

　　由運算結果可知，DG的接入可以使饋線上流動的潮流減小，電壓損耗、有功網損減小，從而使得饋線上各點的電壓有所抬高。同時，有功網損的大小與接入配電網中DG的位置和容量有密切的關系。在IEEE33節點配電網模型中，采用FSQP法比傳統的SQP法的運算時間減少了76%~88%，可見FSQP法在運算速度方面確實具有顯著的優越性。

　　參考文獻：

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　　[2]Ehsan Naderi, Hossein Seifi, Mohammad Sadgh Sepasian.A Dynamic Approach for Distribution System Planning Considering Distributed Generation. IEEE Transaction on Power Delivery.2012.6.1313-1322

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