论文题目：含小水电的配电网无功优化研究
摘要：随着智能电网的不断发展和满足人们不断增长的社会需求的同时,能源生产带来的环境问题日益紧张。小水电作为一种绿色清洁电源,对一些地区的电力安全持续供应起到至关重要的作用。然而,由于小水电接入的配电网供电线路较长、网架结构复杂以及受季节性等因素的影响,冬季枯水期过长的电气距离导致配电网末端电压严重偏低,夏季丰水期电能无法彻底就地消纳而出现严重的逆功率现象,引起线路电压经常超越上限形成稳态过电压,严重威胁电网安全运行,造成近年来我国配电网电压无功管理方面最为严重的问题。考虑无功与电压的关系小水电接入配电网引起的电压越限问题进行无功优化研究。传统的无功优化多为单一目标优化,只考虑了经济效益使得有功网损最小,忽略了电压质量与稳定性等因素,因此具有较大的局限性。针对传统无功优化方法的不足,本文基于改进的分层前推回代潮流计算,并对小水电并网的特点及机组模型进行分析,建立了以电网有功网损最小、节点电压偏移量之和最小为目标函数,小水电发电机调相运行、变压器变比调压和无功补偿装置作为控制变量的配电网无功优化模型。目前大多数优化方法在解决此类问题时将多目标优化问题加权处理成单目标问题进行求解,由于权重因子的选取凭借经验常数会对单一化目标造成直接影响,使结果往往带有一定的主观因素。因此本文引入Pareto解来求解该类多目标优化问题,使得到的Pareto最优解集同时兼顾多个目标最优。在求解模型的过程中结合人工智能算法,对蝙蝠算法及其在电力系统中的应用进行了深入的研究,并对算法提出改进。避免算法陷入局部最优,引入了概率性精英池扰动策略,通过设置外部储存器采用逐步淘汰机制对计算出的目标值进行拥挤距离排序,增加了控制变量取值的多样性,充分克服了算法在迭代后期容易陷入局部最优值和收敛速度慢等问题,最终得到模型的Pareto最优解集。基于Matlab软件建立了含小水电的配电网无功优化模型,重点对丰水期小负荷和枯水期大负荷两个极端情况下进行仿真验证,通过改进的蝙蝠算法分别在丰大方式下出现的稳态过电压和枯小方式下的低电压情况进行仿真分析,均能得到一组Pareto最优解,证明了本文提出的改进蝙蝠算法能够得到良好的无功优化结果以供决策者选择。
关键词：无功优化;小水电;多目标;Pareto;蝙蝠算法
学科专业：工程硕士（专业学位）
摘要
abstract
第1 章 绪论
1.1 背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 小水电接入配电网的研究现状
1.2.2 无功优化的研究现状
1.3 本文研究的主要内容
第2 章 小水电并网后对电网系统的影响分析
2.1 小水电及并网后的特点
2.2 等值小水电机组模型结构的研究
2.3 配电网潮流算法及改进
2.3.1 前推回代法
2.3.2 节点分层的前推回代算法
2.4 小水电接入配电网对系统网损和电压的影响
2.4.1 小水电无功分析
2.4.2 功率损耗的分析
2.4.3 节点电压的分析
2.5 算例分析
2.5.1 单节点接入系统
2.5.2 多节点接入系统
2.6 本章小结
第3 章 改进蝙蝠算法研究与设计
3.1 蝙蝠算法原理
3.1.1 蝙蝠算法介绍
3.1.2 设定理想化的规则
3.1.3 蝙蝠仿生算法特点
3.2 蝙蝠算法模型及参数
3.2.1 蝙蝠算法模型
3.2.2 蝙蝠算法参数
3.2.3 蝙蝠算法步骤
3.3 算法流程图
3.4 改进蝙蝠算法设计
3.4.1 算法局限性
3.4.2 精英池策略
3.5 本章小结
第4 章 改进多目标蝙蝠算法无功优化研究及算例分析
4.1 配电网无功优化数学模型
4.1.1 目标函数
4.1.2 约束函数
4.2 多目标蝙蝠算法设计
4.2.1 Pareto最优的支配关系
4.2.2 Pareto最优解
4.2.3 Pareto前沿
4.3 改进蝙蝠算法的步骤与流程
4.3.1 改进多目标蝙蝠算法步骤
4.3.2 改进蝙蝠算法流程图
4.4 算例分析
4.4.1 变压器调档措施的优化分析
4.4.2 丰水期小负荷下的仿真结果与分析
4.4.3 枯水期大负荷下的仿真结果与分析
4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
读硕士学位期间取得的科研成果
致谢