配电网分布式电源选址定容优化系统

资 源 简 介

本项目是一个基于MATLAB开发的电力系统规划工具，旨在解决在配电网络中接入分布式电源时的位置选择与容量确定问题。系统核心功能是通过建立数学优化模型，在满足电网实时运行约束（如节点电压限值、支路电流限值及分布式电源渗透率）的前提下，寻求使系统运行性能达到最优的配置方案。实现方法上，系统集成了潮流计算引擎（如前推回代法或牛顿-拉夫逊法），并采用功率损耗灵敏度因子（LSF）预筛选候选节点，以缩小搜索空间并提升计算效率。优化过程利用启发式算法（如粒子群算法、遗传算法等）进行全局迭代寻优，目标函数通常包含最小化系

详 情 说 明

配电网分布式电源（DG）最优选址与定容优化系统

项目介绍

本项目是一款基于MATLAB开发的电力系统规划辅助工具，专注于解决配电网中分布式电源（Distributed Generation, DG）的接入问题。通过集成先进的潮流计算算法与全局优化启发式算法，本系统能够自动确定DG的最佳安装位置及最优配置容量。其核心目标是在保证电网安全稳定运行的前提下，最大限度地降低线路损耗并平衡节点电压分布，为配电网的规划和改造提供科学的数据支撑。

功能特性

1. 标准化模型支持：内置IEEE 33节点标准配电系统数据，支持参数化配置基准电压与基准功率。
2. 高效搜索空间缩减：通过功率损耗灵敏度因子（LSF）预筛选安装节点，显著提升优化算法的收敛速度。
3. 自定义多目标优化：支持系统功耗与电压偏差的加权优化，可通过权重系数调整规划侧重点。
4. 严格的运行约束处理：内置电压越限惩罚机制，确保优化方案满足电网安全运行标准（0.95 p.u. - 1.05 p.u.）。
5. 结果可视化分析：自动生成优化前后的电压分布对比图及算法收敛曲线，直观展示优化效果。

使用方法

1. 环境配置：确保计算机已安装MATLAB R2018b及以上版本。
2. 运行计算：在MATLAB命令窗口执行主程序入口函数，系统将自动进入优化迭代流程。
3. 结果查看：程序执行完毕后，控制台将实时输出各DG的安装位置、具体容量、优化前后的功耗对比及降损比例。
4. 图形评估：通过弹出的图形窗口，用户可以对比观察全网各节点电压的改善情况及PSO算法的迭代效率。

系统要求

1. 软件环境：MATLAB (包含Global Optimization Toolbox可选，但本项目使用内置脚本实现PSO)。
2. 硬件环境：现代桌面或移动计算平台，建议4GB以上内存。

核心实现逻辑说明

本系统通过以下五个逻辑阶段完成优化任务：

1. 环境初始化与数据加载：系统以IEEE 33节点模型为蓝本，设置基准电压为12.66 kV，基准功率为10 MVA。通过内置的数据函数获取网络拓扑、节点负荷及支路阻抗，并完成标幺化预处理。

1. 初始状态评估：在未接入DG的情况下，调用前推回代潮流计算引擎，获取系统的基准电压分布及初始有功损耗，作为后续优化的对照参考点。

1. 候选节点预筛选：利用功率损耗灵敏度因子（LSF）对除平衡节点外的所有节点进行分析。该因子反映了各节点功率变化对系统总损耗的影响程度。系统自动提取LSF值最高的前15个节点作为DG的候选安装位置，从而降低PSO算法的搜索维度。

1. 粒子群寻优迭代：

- 编码方式：每个粒子包含两部分信息，前半部分为DG安装节点的索引，后半部分为对应的DG注入功率（容量）。 - 目标函数设计：结合了系统总有功损耗、节点电压偏差平方和以及电压超限惩罚项。 - 搜索策略：采用动态权重衰减机制（从0.9线性减至0.4），并配合学习因子c1和c2，引导粒子在解空间内进行全局探索与局部开发。 - 边界控制：对位置索引进行取整处理，并严格限制DG注入容量在0.1 MW至2.0 MW之间。

1. 结果重构与后处理：提取全局最优粒子对应的配置方案，将其注入配电网模型中再次进行潮流计算，得出最终的性能指标并通过双子图形式进行可视化呈现。

关键函数与算法分析

前推回代潮流计算算法

针对径向配电网设计的计算引擎。算法通过“回代”过程累加各支路电流，通过“前推”过程逐级计算节点电压。该方法无需传统牛顿法中的雅可比矩阵求逆，计算速度快且在径向结构中具有极佳的收敛性。

功率损耗灵敏度因子 (LSF) 技术

灵敏度分析用于识别网络中的“薄弱点”。代码通过计算节点有功负荷与支路电阻及电压标幺值的导数关系，快速识别出对系统降损贡献度最大的节点集合，避免了暴力搜索带来的计算资源浪费。

改进型粒子群优化算法 (PSO)

作为非线性优化的核心，该算法模拟鸟群觅食行为。通过持续更新粒子的速度与位置向量，不断逼近多维空间中的最优解。本项目在实现中加入了离散变量（位置索引）与连续变量（容量）的混合处理，并引入了罚函数法来处理电压越限这一硬约束。

综合目标评价体系

系统不仅仅追求最低网损，还引入了电压质量评价指标。通过调节权重系数（默认网损0.7，电压0.3），用户可以灵活平衡经济性（降低电能损耗）与技术性（改善电压水平）之间的关系。