Метаэвристические методы для повышения эффективности распределительных сете

Аннотация

Актуальность. Распределительные сети (РС) в основном имея радиальную (разомкнутую) конфигурацию, традиционно, опирались на централизованное производство и отпуск электроэнергии от центров питания к потребителям. При этом они сталкиваются с рядом вызовов, включая рост потерь электроэнергии, ухудшение качества электроэнергии, в частности отклонения напряжения от номинальных значений, низкому коэффициенту мощности, перегрузке оборудования. В этом контексте интеграция элементов распределённой генерации (РГ), таких как фотоэлектрические станции (ФЭС), а также компенсирующих устройств (КУ), например, конденсаторных батарей (КБ), представляет собой одно из наиболее перспективных направлений повышения эффективности и улучшения качества электроэнергии в РС. ФЭС как элемент РГ генерируют, в основном, активную мощность в непосредственной близости к потребителю, снижая нагрузку на головные участки сети, а КБ в свою очередь, являются классическим средством компенсации реактивной мощности, снижая реактивную составляющую тока и улучшая профиль напряжения. При правильном их подключении к электросети они приводят, например, к снижению потерь ЭЭ, улучшению профиля напряжения и др. Но при неправильном их подключении они дают обратный эффект. Поэтому задача выбора места установки и мощности РГ и КБ является весьма важной и актуальной задачей, влияющей в первую очередь на повышение энергоэффективности РС.

Цель. Анализ и выбор метаэвристических методов для оптимального размещения элементов РГ и КУ в радиальных распределительных сетях с целью снижения потерь в них.

Методы. Для выбора мест установки и мощности РГ и КУ рассматриваются 35 различных метаэвристических метода. По результатам анализа определяются методы, при использовании которых вероятность получения оптимального решения весьма высока. Предлагаемая методика включает следующие 2 этапа: выбор методов; выбор мест установки и мощности элементов на основе выбранных методов; улучшение показателей дополнительной настройкой. Рассматриваются три варианта установки: с двумя, тремя и четырьмя ФЭС и аналогичным количеством КБ для 33 и 69 узловой тестовой распределительной сети IEEE. Расчёт установившегося режима РС выполняется по двухэтапному методу с обратным и прямым ходом. Целевая функция направлена на минимизацию потерь активной мощности, улучшению профиля напряжения, а также факторов чувствительности напряжения и потерь мощности.

Результаты. Анализ полученных результатов показывают эффективность предлагаемой методики по поиску оптимального решения, а также значительный потенциал синергии РГ и КУ для снижения потерь, улучшения качества электроэнергии, отсрочки модернизации сетей и повышения экономической рентабельности.