Диссертация (Развитие методов оптимизации размещения компенсирующих устройств и возобновляемой распределенной генерации в радиальных электрических сетях)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ»На правах рукописиТолба Мохамед Али ХассанРАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ РАЗМЕЩЕНИЯКОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ И ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙРАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ В РАДИАЛЬНЫХЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХСпециальность: 05.14.02Электрические станции и электроэнергетические системыДиссертация на соискание ученой степени кандидата технических наукНаучный руководитель:кандидат технических наук, доцентТульский Владимир НиколаевичМосква – 20182СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙШБКкШБКp РГ, qШБК , qРГPj ,ТМ ,Q j,ТМPРГ, j ,QРГ, jQC,jШунтирующиебатареиконденсаторовУдельная стоимость ШБК (3$/кВАр)Коэффициентыотражаютсостояниедополнительныхустройств(выдачаактивноймощности РГ, выдача реактивноймощности КУ (ШБК), выдачареактивноймощностиРГсоответственно) и могут приниматьзначения 0 или 1.Полноезначениетранзитнойактивной и реактивной мощности,передаваемой по линии за пределыузла "j"Общая активная и реактивнаямощность РГ, подключенной к узлу‘j’Емкость ШБК (кВАр).Pi, j , Qi, jАктивная и реактивная мощность,передаваемая от узла ‘i’ к узлу ‘j’ посоединяющей их ветви.PН, j , QН, jАктивная и реактивная мощностьнагрузки, присоединенной к узлу ‘j’Суммарнарная активная мощностьфидера (МВт)Общие значения активной иреактивной мощности в узле ‘i’ сучетом нагрузки, распределеннойгенерацииикомпенсацииреактивной мощностиЗначения потерь активной иреактивной мощности в системеPPi , QiP , QИинф,Уровень инфляции = 9%,РГРаспределенная генерацияZij=Rij+jXijСопротивлениелиниимежду нимиЭквивалентнаягодоваястоимость потерь активноймощности (168 $/кВтч)сЭк узлкШБК , усткШБК , обслсЭ , РГКоличествоузлов,вкоторые устанавливаютсядополнительныеустройстваСтоимость установки ШБКв одном узле сети (1000 $/узлов)Удельныезатратынаобслуживание ШБК (300$/узел/год)Стоимость электроэнергиипри от распределеннойгенерации.

($/кВт ч)кРГ , эксплобсл УдельныекРГ1 , 2 , 3PН TплU max , U minИстЗРГЗатраты на эксплуатацию сетипосле установки РГЗРГ/ШБК∑P ,0Величинапотерьактивноймощности в системе в исходномсостоянииP ,РГзатратынаэксплуатациюиобслуживаниеРГ(36$/MВт-ч)Удельная стоимость РГ($/МВт)Весовыекоэффициентыцелевой фукнцииОбщая мощность нагрузкив сети (МВт)Срок планированияВерхняя и нижняя границыдопустимогоуровнянапряженияПроцентная ставка=12.5%Затраты на эксплуатациюсети после установки РГи/или ШБКВеличина потерь активноймощности в системе послерасстановки РГ3E ,0Величина потерь электроэнергии всистеме в исходном состоянииP ,ШБКPijПотери активной мощности влинии, соединяющей узлы ‘i’ и ‘j’K PP , K QPИ PИндекс потерь активной мощностиИU ,РГ / ШБК Индекс напряжения в сети послеИС, РГ / ШБКИндекс напряженияисходном состоянииИUустановки РГ и/или ШБКИU,0всетивV , Vпр minСкоростьветра:фактическая,предельная минимальнаяVпр max ,Скоростьветра:предельнаямаксимальная, номинальнаяVномСПPномНоминальная мощность сонечныхпанелейW , WrВГPномВеличина потерь активноймощности в системе послерасстановки ШБККоэффициентычувствительности потерьактивной мощности поактивной и реактивноймощностиИндексстоимостиэксплуатации сети послеустановки РГ и/или ШБКИндекс потерь напряженияв сети после установки РГи/или ШБКсоответственнофактическийиноминальныйдляустановкиуровниинсоляции (W/m2)Номинальнаямощностьветрогенератора4СПИСОК АЛГОРИТМОВ ОПТИМИЗАЦИИСокращение наанглийскомязыкеPSOGAFGАPGSATLBOICA/GADE-PSMOPSOGSAНаименовение наанглийском языкеParticle SwarmOptimizationGenetic AlgorithmFuzzy-Genetic AlgorithmСокращениена русскомязыкеМРЧНаименование нарусском языкеГАНГАГенетический алгоритмНечеткий генетическийалгоритмАлгоритм имитациироста растенийСамообучающийсяоптимизиционныйалгоритмИмперскийконкурентный игенетический алгоритмАлгоритм Хука-ДживсаPlant Growth SimulationAlgorithmTeaching Learning-BasedOptimization algorithmАИРРImperialist CompetitiveAlgorithm and GeneticAlgorithmDifferential Evolutionbesides Pattern Searchfuzzy Multi-ObjectiveParticle SwarmOptimizationGravitational SearchAlgorithmИКГАСОААХДНММРЧАГПSimulation AnnealingFlower PollinationAlgorithmCuckoo Search AlgorithmИОАЦОImproved HarmonyAlgorithmNon-dominated SortingGenetic AlgorithmАУГПPSOQNHybrid PSO with QuaziNewton methodГМРЧКНBFOABacterial ForagingOptimization AlgorithmАОПБDSADirect Search AlgorithmАППHeuristicHeuristicАЭПSAFPACSAIHANSGAАПКНСГАМетод роя частицНечеткиймногокритериальныйметод роя частицАлгоритмгравитационногопоискаИмитация отжигаАлгоритм цветочногоопыленияАлгоритм поискакукушкиАлгоритм улучшенногогармонического поискаНеподавляющийсортирующийгенетический алгоритмГибридный алгоритмна основе роя частиц иквазиньютоновскогометодаАлгоритм оптимизациипередвижениембактерийАлгоритм прямогопоискаАлгоритмэвристического поиска5AnalyticalAnalyticalААBSOABacktracking SearchOptimization AlgorithmGrey Wolf OptimizerKrill Herd AlgorithmStud Krill Herd AlgorithmStrength ParetoEvolutionary AlgorithmMulti-ObjectiveDifferential EvolutionПВGWOKHASKHASPEAMODEICA/GАHAS-PABCImperialist CompetitiveAlgorithm and GeneticAlgorithmHarmony Search Algorithmwith Particle Artificial BeeColony algorithmМСВАСКУАЭПММДЭИКГАГГПИКПIMDEIntersect MutationDifferential EvolutionАДЭПМGABCGbest-guided Artificial BeeColony optimizerНАИКПPSOGSAHybrid Particle SwarmOptimization withGravitational SearchAlgorithmMoth-Flame OptimizerГМРЧГПGrasshopper OptimizationAlgorithmSalp Swarm AlgorithmОАСMFOGOASSAММПАССАналитическийалгоритмПоиск с возвратомМетод стаи волковАлгоритм стаи криляАлгоритм стаи криляУлучшенный алгоритмэволюции ПаретоМногокритериальныйметоддифференциалнойэволюцииИмперскийконкурентный игенетический алгоритмГибридный алгоритмна основегармонического поискаи искуственнойколонии пчелАлгоритмдифференциальнойэволюции сперекрестной мутациейНаправленныйалгоритминскуственной колониипчелГибридный алгоритмна основе роя частиц игравитационногопоискаМетод мотылька ипламениОптимизационныйалгоритм саранчиАлгоритм стаи сальп6ОГЛАВЛЕНИЕСПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ .............2СПИСОК АЛГОРИТМОВ ОПТИМИЗАЦИИ ...........................................4ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................8ГЛАВА 1.

ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙЭНЕРГИИ В АРАБСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ ЕГИПЕТ ................................1.1 Электрические сети в Арабской Республике Египет ...........................1.2Актуальные проблемы в Египетской электроэнергетическойсистеме ................................................................................................................1.3 Выбор метода решения задачи оптимального размещения и емкостибатарей конденсаторов и распределенной генерации.....................................1.3.1Компенсация реактивной мощности ...........................................1.3.2Возобновляемыеисточникиэнергиикакобъектыраспределенной генерации ...............................................................................1.3.3Выбор метода решения задачи оптимального размещения иемкости батарей конденсаторов и распределенной генерации.....................Выводы по главе 1 .............................................................................................ГЛАВА 2.

ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ РЕШЕНИЯЗАДАЧИ РАЗМЕЩЕНИЯ КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ ИРАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ………..............................................................2.1. Оптимизационные алгоритмы, применяемые для размещениякомпенсирующих устройств и распределенной генерации враспределительных электрических сетях ........................................................2.1.1Введение ........................................................................................2.1.2Размещение шунтирующих батарей конденсаторов враспределительной сети.....................................................................................2.1.3Размещение Распределенной Генерации в распределительнойсети.......................................................................................................................2.1.4Проблемы Размещения и Мощности РГ и ШБК ........................2.2. Новые методы оптимизации ..................................................................2.2.1.

Гибридный метод роя частиц и гравитационного поиска ........2.2.2. Оптимизация методом мотылька и пламени ..............................2.2.3. Оптимизации методом саранчи ...................................................2.2.4. Оптимизации методом стаи сальп ...............................................2.3. Постановка задачи ...................................................................................2.3.1Расчет установившегося режима ................................................2.3.1.1.Определение потерь мощности и стоимости потерьэлектроэнергии ..................................................................................................2.3.2.

Коэффициентычувствительностидляразмещениякомпенсирующих устройств и установок распределенной генерации ........2.3.3. Целевые функции ..........................................................................17172430313234363737373842464848505255585860616372.3.3.1. Целевые функции для размещения компенсирующихустройств ............................................................................................................2.3.3.2.Целевые функции для размещения распределеннойгенерации ...........................................................................................................Выводы по главе 2 .............................................................................................ГЛАВА 3 ВЫБОР ОПТИМИЗАЦИОННОГО АЛГОРИТМА ДЛЯРАЗМЕЩЕНИЯРАСПРЕДЕЛЕННОЙГЕНЕРАЦИИИКОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ И РАЗРАБОТКА НОВОЙЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ ……………………………………………………..3.1.