[发明专利]基于综合性能指标的高渗透率分布式电源集群划分方法

说明书

本发明公开了基于综合性能指标的高渗透率分布式电源集群划分方法，涉及可再生能源电源的配电网规划和控制技术领域，集群划分的指标体系与集群划分的有效算法；集群划分的指标定义为综合性能指标，综合性能指标包括基于电气距离的模块度指标ρ、集群的无功平衡度指标和集群的有功平衡度指标为适应综合性能指标体系的计算表达以及集群划分的客观要求，集群划分的有效算法是利用遗传算法进行分布式电源集群划分，同时，改进了基本遗传算法，根据网络的邻接关系设计了染色体的编码方式，并采用了自适应交叉变异概率。本发明优点在于：能够充分发挥节点之间的互补性与集群的自治能力，有益于对大规模可再生能源的消纳与控制。

技术领域

本发明涉及可再生能源电源的配电网规划和控制技术领域，更具体涉及基于综合性能指标的高渗透率分布式电源集群划分方法。

背景技术

可再生能源的需求增加以及人们对环境问题的关注促进了可再生能源发电的快速发展。尤其在边远地区的配电网中，随着国家新能源扶贫政策的进一步强化，大量分布式可再生能源接入电网，部分地区已经出现渗透率大于100％的情况，给当地的电网的规划、运行和控制带来了巨大的挑战。目前常见的分布式可再生能源调控方式主要有微电网模式、集中控制以及集群控制模式。在边远地区的低压配电网中，由于可再生能源电源接入的单机容量小、数量多且地理位置分散，微网以及集中控制方式运行操作困难，而基于集群的调控方式能够充分利用集群的自治特性，保障规模化分布式发电规模有序、可靠、高效地接入电网，已成为规模化可再生能源并网的重要解决方案。

集群这一名词来源于计算机学科领域，是一系列独立工作但通过高速网络连接的计算机群，上层可以将它们看做一个整体来管理，在系统整体成本较低的情况下获得较高的性能和可靠性。在电力系统中，集群可以定义为：由一系列设备组成的，可独立运行又可互相协调工作的工作组。集群对外是一个整体，具有共同目标，接受单一指令控制，便于调度和管理；而在集群内部，各设备为完成共同目标相互协作，高效发挥设备的协作能力。

近年来，电力系统领域对于集群的研究与用开始引起关注，集群划分的应用场景主要包括两个领域：系统规划和调度控制。从已有的研究成果来看，研究工作大多集中于调度控制，比如：电压控制分区、电网分区，以及群调群控等，但在综合考虑系统运行控制行为的研究可以分为两个问题：(1)集群划分的判据及指标体系；(2)集群划分的有效算法与实现。目前的划分判断以集群的耦合性为指标，即集群内部联系紧密，群间联系稀疏；划分算法可以分为三类：聚类分析、复杂网络的社团发现以及优化算法。最简单、直观的集群划分可以根据地理位置或者行政区域来实现，但这样划分过于粗糙。为此，出现以下几类集群划分：以节点间欧氏距为指标，运用分层合并聚类算法简化配电网规划中分布式电源位置的求解；以群内、群间节点之间的距离为依据，通过分层聚类分析得出系统运行管理集群；运用模糊聚类方法划分控制分区，基于电压幅值对无功功率的灵敏定义节点间的电气距离，运用传递闭包发求出动态分区，最后通过计算统计量F得出最优分类；利用复杂网络的社区挖掘技术进行了电压控制分区的划分，并以模块度为评价指标对电网分区质量进行评价；从数字优化的角度，将电力网络分区看成是一个组合优化问题，运用Tabu搜索法，实现电压控制的分区等等。

综上，现有的集群划分方法是基于某个单一指标，针对系统的规划，运行和控制中的某一过程进行划分，对于考虑运行和控制的规划类集群划分缺乏系统的理论支撑和综合性能指标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有的集群划分方法是基于某个单一指标，针对系统的规划，运行和控制中的某一过程进行划分，对于考虑运行和控制的规划类集群划分缺乏系统的理论支撑和综合性能指标。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，具体技术方案如下：