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基于改进差分进化算法的含风电场的电力系统无功优化

作　者: 孟显
导　师: 王艳君
学　校: 河北农业大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 差分进化算法 改进差分进化算法 风电场 无功优化
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着能源需求增长与石化燃料资源日趋枯竭矛盾的日益突出,洁净的可再生能源越来越受到人们的欢迎和重视,风力发电是新能源中最具有经济发展前景的一种发电形式。但风能具有间歇性和随机性的特点,大规模风电场并网会对电力系统的安全稳定运行带来一定的影响。同时由于风能的不确定性和多变性,风电机组接入现有配电网后将改变系统的潮流,对电力系统的网络损耗、电压稳定等方面都会带来一定程度的影响。因此,计算含风电机组的电力系统潮流,确定系统的无功补偿和电压调整方案,对风电机组的可靠并网和稳定运行是必要的。含风电场的电力系统无功优化是一种具有多状态、多约束条件的非线性规划问题。与模拟退火算法、遗传算法、粒子群算法等智能算法相比,差分进化算法具有原理简单,受控参数少,易于理解与实现,效率高,稳定性强,在连续空间中实施随机、并行、直接的全局搜索能力强,获得近似解速度快等优点,在非线性函数优化中得到广泛应用。但和其它进化算法一样,基本差分进化算法易出现收敛速度慢、陷入局部最优解等方面的问题。针对这些问题,本文采用基本差分进化算法,并融入递增二次函数交叉算子以增加算法的收敛速度。当算法陷入早熟后,对最优个体和随机选取的个体采用随机扰动的变异策略,帮助其跳出局部极值。增强了算法的鲁棒性,提高了算法的全局搜索能力。本文介绍了风力发展现状和国内外无功优化算法的研究现状,对各种优化算法的优缺点进行了对比,提出采用改进差分进化算法进行含风电场的电力系统无功优化;然后介绍了风力发电基本原理和各个组成部分的功能,根据风力发电的特点,分析了风力发电机组对配电网运行产生的影响;根据基本差分进化算法的变异、交叉、选择等基本操作及适应度函数表现形式和控制参数的特点,提出差分进化算法控制参数的改进形式和算法的控制策略;最后将改进差分进化算法应用于含风电场的电力系统无功优化。并通过IEEE30节点系统进化优化仿真计算,验证了改进差分进化算法的正确性与有效性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 课题研究背景与意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-15
    1.2.1 传统无功优化算法  11-13
    1.2.2 现代人工智能算法  13-15
  1.3 本课题研究的主要内容  15-16
2 风力发电技术  16-21
  2.1 风力发电组成与基本原理  16
  2.2 风力发电特点  16-18
  2.3 风力发电并网后对电网的影响  18-20
    2.3.1 对电网电压的影响  18
    2.3.2 对电网稳定性影响  18-19
    2.3.3 对继电保护的影响  19
    2.3.4 对电网频率的影响  19
    2.3.5 对电能质量的影响  19-20
    2.3.6 对电力系统运行成本的影响  20
  2.4 本章小结  20-21
3 差分进化算法研究  21-26
  3.1 基本DE 算法研究  22-24
    3.1.1 种群初始化  22
    3.1.2 变异操作  22
    3.1.3 交叉操作  22-23
    3.1.4 选择操作  23
    3.1.5 适应度函数  23
    3.1.6 控制参数  23-24
  3.2 改进DE 算法研究  24-25
    3.2.1 自适应比例因子  24-25
    3.2.2 递增二次函数交叉概率因子  25
    3.2.3 随机变异策略  25
  3.3 本章小结  25-26
4 含风电场的无功优化应用研究  26-41
  4.1 无功优化控制数学模型  26-27
    4.1.1 目标函数  26-27
    4.1.2 约束条件  27
  4.2 含风电机组的潮流计算  27-29
  4.3 含风电场无功优化计算步骤  29-31
  4.4 程序设计  31-38
    4.4.1 程序主框架  32-33
    4.4.2 读取数据程序  33
    4.4.3 潮流计算程序  33-34
    4.4.4 变异操作程序  34-36
    4.4.5 交叉操作程序  36-37
    4.4.6 选择操作程序  37-38
  4.5 算例分析  38-40
    4.5.1 仿真条件  38-39
    4.5.2 无功优化结果  39-40
  4.6 本章小结  40-41
5 结论与展望  41-43
  5.1 结论  41-42
  5.2 展望  42-43
参考文献  43-47
附录Ａ  47-53
在读期间发表的学术论文  53-54
作者简历  54-55
致谢  55-56

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 各种发电 > 风能发电
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