計及節(jié)能調(diào)度的分布式電源優(yōu)化配置及其并行計算

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1、萬方數(shù)據(jù)第32卷第7期2008年4月10日電力系統(tǒng)自動化AutomationofElectricPowerSystemsVoI-32NO．7Apr．10，2008計及節(jié)能調(diào)度的分布式電源優(yōu)化配置及其并行計算唐勇俊1，劉東1，阮前途2，陸融2(1．上海交通大學電子信息與電氣工程學院，上海市200240；2．上海市電力公司，上海市200122)摘要：研究了多負荷水平下計及節(jié)能調(diào)度的配電網(wǎng)分布式電源(DG)優(yōu)化配置問題，建立了2層規(guī)劃數(shù)學模型，上層優(yōu)化以DG并網(wǎng)運行價值最大為目標，確定DG與儲能電池的位置和容量；下層優(yōu)化模擬配置儲能裝置的配電網(wǎng)最優(yōu)節(jié)能調(diào)

2、度，確定DG的運行出力。采用蟻群算法結(jié)合線性規(guī)劃的混合算法對該模型進行了求解，并實現(xiàn)了主從模式與對等模式相混合的并行算法。算例表明，該模型可顯著提高DG接入容量和實際發(fā)電量，使DG并網(wǎng)運行價值最大化；并行算法可有效提高算法的計算速度和搜索效率。關(guān)鍵詞：分布式電源；并行算法；2層規(guī)劃；蟻群算法；儲能裝置中圖分類號：TM744；TM730引言在國內(nèi)提倡節(jié)能調(diào)度和推進電力市場改革的背景下，由于分布式電源(DG)大多為清潔可再生能源，在節(jié)能調(diào)度規(guī)則下享受優(yōu)先調(diào)度權(quán)利，因此DG的開發(fā)和利用將受到越來越多的關(guān)注。DG的接入使配電網(wǎng)從簡單輻射受電網(wǎng)絡(luò)變成具有電源

3、的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，DG的位置、容量以及運行方式對配電網(wǎng)的節(jié)點電壓、線路潮流、短路電流、網(wǎng)絡(luò)損耗都有較大影響[1q]，因此對DG進行優(yōu)化配置有著重要意義。國內(nèi)外已有學者從不同角度對DG優(yōu)化配置問題進行了研究，提出了各種目標不同的DG優(yōu)化配置計算模型。例如，從費用角度，以配電公司的投資和運行費用最小為優(yōu)化目標[51；從可靠性分析角度，以停電損失最小為優(yōu)化目標[61；從降損角度，以配電網(wǎng)損耗最小為優(yōu)化目標[73；從節(jié)能環(huán)保角度，以DG安裝容量最大為最優(yōu)Is-9]，因為DG多為清潔可再生能源，DG容量的增大可以減少傳統(tǒng)機組對煤和石油的消耗以及對污染物的排放。但是

4、，這些模型通常將DG視為不可調(diào)度設(shè)備，從而大大限制了DG接入的程度以及配置的靈活性。同時，大部分文獻沒有考慮不同類型DG在經(jīng)濟性和環(huán)保性上的差異，從而無法正確衡量不同類型DG的并網(wǎng)運行價值，配置結(jié)果對多類型DG配置缺乏指導意義。本文從最大程度利用DG資源的角度，探索對多類型DG進行配置及運行調(diào)度的方法，以期獲得最大的DG并網(wǎng)運行價值?？紤]投資、售電、節(jié)能環(huán)收稿日期：2008—01—04。國家自然科學基金重點資助項目(90612018)。保、網(wǎng)損、儲能、節(jié)能調(diào)度等因素，建立了多負荷水平下計及節(jié)能調(diào)度的DG優(yōu)化配置的2層規(guī)劃模型?？紤]上下2層優(yōu)化問題的

5、各自特點，將蟻群算法和線性規(guī)劃相結(jié)合用來求解該模型，并且為進一步改善計算速度和精度，實現(xiàn)了算法的并行計算。1DG優(yōu)化配置的2層規(guī)劃數(shù)學模型1．12層規(guī)劃簡介2層規(guī)劃問題是2層決策問題的數(shù)學模型，它是一種具有2層遞階結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)優(yōu)化模型。上層規(guī)劃和下層規(guī)劃都有各自的目標函數(shù)和約束條件。上層規(guī)劃的目標函數(shù)和約束條件不僅與上層決策變量有關(guān)，而且還依賴于下層規(guī)劃的最優(yōu)解或最優(yōu)值，而下層規(guī)劃的最優(yōu)解或最優(yōu)值又受到上層決策變量的影響。其一般模型為：f啞nF‘圳7’s．t．G(工)≤0，，、1四川糾，'-u’【s．t．g(x，j，)≤0式中：工∈R“1；Y∈R”2

6、；F：R”l×R”2一R；G：R”1’R”1；f：R“1×R”2—，R；g：R“1×R”2·R“。1．2計及節(jié)能調(diào)度的DG優(yōu)化配置模型DG優(yōu)化配置問題即考慮各種約束條件下確定DG接入電網(wǎng)的位置和容量的優(yōu)化問題。本文在探索DG及儲能裝置優(yōu)化調(diào)度策略的基礎(chǔ)上，將DG配置問題考慮為2層結(jié)構(gòu)。上層優(yōu)化模型的決策變量為DG和儲能電池的接入位置和容量，其目標函數(shù)為DG并網(wǎng)運行價值最大。數(shù)學表達式如下：萬方數(shù)據(jù)·綠色電力自動化·唐勇俊，等計及節(jié)能調(diào)度的分布式電源優(yōu)化配置及其并行計算maxf一∑Iat；APi：o．+∑∑(口，+島+i竄1-J=1^昌11MNG勺)

7、f；P‰l_∑∑孫cj(2)一jzl^=1S．t．0≤n球≤行。?！搿蔤(3)V歹∈K，行使一0(4)V歹∈Lif咒捕≠0then，zⅣ一0，Vl≠愚(5)式中：T為負荷水平數(shù)；t；為i時段的運行時間；n為網(wǎng)損電價；gPio,。為i時段系統(tǒng)節(jié)約的網(wǎng)損；M為DG種類數(shù)；NG為節(jié)點總數(shù)；Pk徒為i時段節(jié)點k上_『類型電源的有功出力；咒止為節(jié)點五上．『類型電源安裝個數(shù)；q，bi，‘，分別為．f類型電源的上網(wǎng)電價、每千瓦時電量所節(jié)約的能耗費用和排污費用；C，為歹類型電源的投資費用；K為不能從節(jié)點志接人的電源種類集合；L為只能從單節(jié)點集中接入的電源種類集合。

8、下層優(yōu)化模型基于上層模型所確定的DG和儲能電池的位置、容量，模擬含DG的配電網(wǎng)最優(yōu)節(jié)能調(diào)度，其數(shù)學模型如下：fmittf。