交直流混联系统的最优潮流分配方法、存储介质及设备的制作流程
图片简介:
本技术涉及一种交直流混联系统的最优潮流分配方法，包括：建立交直流混联系统的最优潮流分配模型，以及简
化模型中的交流网络的潮流方程、直流网络的潮流方程，最终将总网损表示为交直流耦合点注入的交流功率Pt
的
函数，求解Pt
的最优值。
技术要求
1.
一种交直流混联系统的最优潮流分配方法，其特征在于，包括：
获取交直流混联系统的最优潮流分配模型其中，x
为所述交直流混联系统的
状态变量，Ploss
为总网损，包括交流网损Ploss_ac
与直流网损Ploss_dc
，h(x)
＝0
为潮流方程，包括交流网络的潮
流方程和直流网络的潮流方程；
获取以交直流耦合点注入的交流功率Pt
表示的所述交流网损Ploss_ac
的函数；
获取以交直流耦合点所连端口注入的直流功率Pd2
表示的所述直流网损Ploss_dc
的函数；其中，所述以所述交直
流耦合点所连端口注入的直流功率Pd2
表示的所述直流网损Ploss_dc
的函数
为
其
中，M
为直流网络的端口数，Pdk
为端口k
注入的直流功率，Yij
为端口导纳矩阵Y
中的元素，Rij
为Y-1
中的元素；
根据所述交直流耦合点注入的交流功率Pt
、所述交直流耦合点所连端口注入的直流功率Pd2
与交直流耦合点注
入的总功率Ptotal
之间的关系，得到以所述交直流耦合点注入的交流功率Pt
表示的所述总网损Ploss
的函数；以及求解所述交流功率Pt
的最优值，根据该最优值分配交直流耦合点的交流功率和直流功率，得到所述总网损
Ploss
的最小值；
其中，所述以所述交直流耦合点注入的交流功率Pt
表示的所述交流网损Ploss_ac
的函数为Ploss_ac
＝
a1Pt2+b1Pt+c1
；
其
中，N
为交流网络的节点数，Gij
为节点导纳矩阵的实部G
中的元素，xik
为支路电抗形成节点导纳矩阵的逆矩阵中的元
素，Pak
为节点k
注入的有功功率。
2.
根据权利要求1
所述的交直流混联系统的最优潮流分配方法，其特征在于，所述总网损Ploss
＝aPt2+bPt+c
，所
述交流功率Pt
的最优值为-b/2a
，其中，a
＝a1+a2
，b
＝b1-b2-
2a2Ptotal
，
3.
根据权利要求1
所述的交直流混联系统的最优潮流分配方法，其特征在于，所述交直流耦合点注入的交流功率
Pt
、所述交直流耦合点所连端口注入的直流功率Pd2
与交直流耦合点注入的总功率Ptotal
之间的关系，包括：
Pt+Pd2
＝Ptotal
。
4.
根据权利要求1
所述的交直流混联系统的最优潮流分配方法，其特征在于，所述Ploss为总网损，包括：
其
中，Vi
和θij
分别为交流网络的节点电压幅值和电压相角差，Ui
为直流网络的端口电压。
5.
一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处
理器执行时实现权利要求1-4
任一项所述的方法。
6.
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其
特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4
任一项所述的交直流混联系统的最优潮流分配
方法。
技术说明书
交直流混联系统的最优潮流分配方法、存储介质及设备技术领域
本技术涉及电力系统中的最优潮流计算，属于电力领域。
背景技术
最优潮流计算是电力系统经济运行中不可或缺的部分。传统的最优潮流计算是通过调整发电机的有功和无功出
力来达到某个经济性的目标。而在含风电的交直流混联系统中，计算最优潮流分配则是为了在尽可能多的消纳
风电的基础上，合理分配交流和直流线路上的输送功率，使总网损达到最小。传统的最优潮流计算方法如内点
法、牛顿法等，能够较为精确地求得最优值，但上述传统的方法的复杂度高，且可能存在收敛性问题。
技术内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种交直流混联系统的最优潮流分配方法、存储介质及计算机设备。
一种交直流混联系统的最优潮流分配方法，包括：建立交直流混联系统的最优潮流分配模
型其中，x
为所述交直流混联系统的状态变量， Ploss
为总网损，包括交
流网损Ploss_ac
与直流网损Ploss_dc
，h(x)
＝0
为潮流方程，包括交流网络的潮流方程和直流网络的潮流方程；将
所述总网损Ploss
表示为交直流耦合点注入的交流功率Pt
的二次函数，求解Pt
的最优值。
在其中一个实施例中，通过求导求解Pt
的最优值。
在其中一个实施例中，所述交流网损Ploss_ac
、直流网损Ploss_dc
、总网损Ploss
分别
为：其
中，Vi
和θij
分别为交流网络节点电压幅值和电压相角差，Gij
为节点导纳矩阵的实部G
中的元素；Ui
为直流电网
的端口电压，Yij
为端口导纳矩阵Y
中的元素。在其中一个实施例中，所述将所述总网损Ploss
表示为交直流耦合点注入的交流功率Pt
的二次函数的步骤包括：
将所述交流网损Ploss_ac
表示为交直流耦合点注入的交流功率Pt
的二次函数；将所述直流网损Ploss_dc
表示为交
直流耦合点所连端口注入的直流功率Pd2
的二次函数；以及根据交流功率Pt
、直流功率Pd2
与交直流耦合点注入
的总功率Ptotal
之间的关系将所述总网损Ploss
表示为交直流耦合点注入的交流功率Pt
的二次函数。
在其中一个实施例中，所述将所述交流网损Ploss_ac
表示为交直流耦合点注入的交流功率Pt
的二次函数的步骤包
括：将节点电压相角θi
用节点注入功率Pi
线性表示，以及将全网的电压幅值视为恒定；得到交流网
损其
中，N
为所述交流电网的节点数，Gij
为节点导纳矩阵的实部G
中的元素，xik
为支路电抗形成节点导纳矩阵的逆矩阵中
的元素，Pak
为节点k
注入的有功功率。
在其中一个实施例中，所述将所述直流网损Ploss_dc
表示为交直流耦合点所连端口注入的直流功率Pd2
的二次函
数的步骤包括：将所述直流电网的端口电压近似为参考电压，以及用端口的注入功率线性化表示端口电压；得
到直流网损其
中 M
为所述直流电网的端口数，Pdk
为端口k
注入的直流功率，Yij
为端口导纳矩阵 Y
中的元素，Rij
为Y-1
中的元素。
在其中一个实施例中，所述总网损所述交流注入功率Pt
的最优值为-
b/2a
，其中，a
＝a1+a2
，b
＝b1-b2-2a2Ptotal
。
一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行
时实现上述任一实施例所述的方法。
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其
中，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的交直流混联系统的最优潮流分配方法。
本技术提供的交直流混联系统的最优潮流分配方法，存储介质及计算机设备，通过将总网损的计算式被化简为
求解低次函数，简化了最优值的求解过程。本方法还避免了现有方法中复杂的迭代过程，不存在收敛性问题，
本方法可用于含风电的交直流混联系统最优潮流分配的计算，提高了最优潮流分配的复杂度并提高效率。
附图说明图1
为本技术实施例所涉及的交直流混联系统的结构示意图。
图2
为本技术实施例提供的交直流混联系统的最优潮流分配方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说
明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
请参见图1
，图1
给出的交直流混联系统中，一号风电场1
和二号风电场2
的风能经过交流系统7
和直流系统8
输送
给负荷端5
，水电站6
充当功率调节端。其中，交流系统7
的节点数为N
，直流系统8
的端口数为M
。假定一号风
电场1
的出力为确定值，只考虑二号风电场2
的出力变化的情况。二号风电场2
发出的功率在交直流耦合点3
分为
两部分，一部分通过交流系统7
输送，一部分经直流换流器4
由直流系统8
输送。可以通过合理分配交流系统7
和
直流系统8
的功率，使该交直流混联系统的总输电损耗达到最小。
请参见图2
，本技术实施例提供一种交直流混联系统的最优潮流分配方法，用于计算任一交直流耦合点注入的
交流和直流功率的分配，使交直流混联系统的总输电损耗达到最小。该方法包括以下步骤：
S1，获取交直流混联系统的最优潮流分配模型
其中，x
为交直流混联系统的状态变量，Ploss
为总网损，包括交流网损Ploss_ac
与直流网损Ploss_dc
，h(x)
＝0
为
潮流方程，包括交流网络的潮流方程和直流网络的潮流方程；
S2
，获取以交直流耦合点注入的交流功率Pt
表示的所述交流网损Ploss_ac
的函数；
S3
，获取以交直流耦合点所连端口注入的直流功率Pd2
表示的所述直流网损Ploss_dc
的函数；
S4
，根据所述交直流耦合点注入的交流功率Pt
、所述交直流耦合点所连端口注入的直流功率Pd2
与交直流耦合点
注入的总功率Ptotal
之间的关系，得到以所述交直流耦合点注入的交流功率Pt
表示的所述总网损Ploss
的函数；以
及
S5
，求解所述交流功率Pt
的最优值，根据该最优值分配交直流耦合点的交流功率和直流功率，得到所述总网损
Ploss
的最小值。
步骤S1
中，交直流混联系统的交流网损Ploss_ac
、直流网损Ploss_dc
和总网损 Ploss
可由式(2)
计算
最优潮流在未来电力系统中可能的应用
读书报告
最优潮流在未来电力系统中可能的应用
科目:电力系统运行与控制学号:姓名:
1、最优潮流的基本概念及主要方法
最优潮流(Optimal Power Flow,OPF)就是当系统的结构参数及负荷情况给定时,通过对某些控制变量的优化,所能找到的在满足所有指定约束条件的前提下,使系统的某一个或多个性能指标达到最优时的潮流分布[1]。由于最优潮流一个典型的有约束非线性规划问题,研究人员对其进行了大量的研究,就如何改善算法的收敛性能、提高计算速度等目的,提出了最优潮流计算的各种方法,取得了不少成果。最优潮流算法按照所采用的优化方法的不同可以大致分为经典优化方法和智能优化方法。
最优潮流的经典优化方法主要是指传统的运筹学优化方法[2]。其中比较经典的算法有:梯度类算法、牛顿法和内点法。这类算法的特点是以一阶或二阶梯度作为寻找最优解的主要信息。
经典数学优化方法依赖于精确的数学模型,但精确的数学模型比较复杂,难以适应实时控制要求,而粗略的数学模型又存在较大误差。因此,基于对自然界和人类本身的有效类比而获得启示的智能优化方法成为新的研究重点,其中以遗传算法、模拟退火方法和粒子群算法等为代表。
本文主要探讨经典优化方法中的内点法在未来电力系统中的应用。
2、内点法及其应用
2.1 内点法的基本思想
1984年,AT&T贝尔实验室数学家Kar-markar提出了内点法,其基本思想是:给定一个可行的内点,使其沿着可行方向出发,求出使目标函数值下降的后继内点,沿另一个可行方向求出使目标函数值下降的新内点,如此重复直至得到最优解。其特征是迭代次数和系统规模无关。
目前,内点法已被广泛应用于电力系统最优潮流问题的研究,其计算速度和处理不等式约束的能力均超过了求解非线性规划模型的牛顿算法[3]。随后又有很多学者对其计算速度和精度进行了改进。文献[4]提出了原一对偶路径跟踪内点
法,它在保持解的原始可行性和对偶可行性的同时,沿一条原一对偶路径寻到最优解,而在此过程中能始终维持原始解和对偶解的可行性,该方法可以很好地继承牛顿法的优点,且计算量小。其结果与原对偶内点法OPF的结果相比,计算速度快、收敛性好、处理病态问题能力强,在最优潮流问题处理不等式约束以及迭代收敛方面显现出较明显的优势。文献[5]提出的基于对数障碍函数的原一对偶内点法,将变量不等式约束通过松弛因子变为等式约束,并将松弛因子以对数障碍函数的形式引入目标函数,形成一个无约束的扩展目标函数。内点法不需要试验迭代,因此该方法编程比牛顿法要简单,易于实现。在文献[6]中,通过将中间变量转移,扩展目标函数在满足Kuhn-Tucker条件下,得出与牛顿法同样形式的方程式,作者提出了原始变量和对偶变量可以取不同的迭代步长。该方法有较好的数值稳定性和计算精度,也显示了很强的处理不等式约束的能力。
基于ADMM的多区域直流系统完全分布式最优潮流算法
基于ADMM的多区域直流系统完全分布式最优潮流算法
叶清泉;吴明启;吴旭光;陈伟;高天乐;项基
【期刊名称】《浙江电力》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘 要】针对传统集中式最优潮流算法扩展性差的问题,提出一种适用于求解大规模分布式电源接入的直流系统最优潮流的完全分布式算法。首先,利用凸松弛方法将非凸的直流系统最优潮流模型转化为二阶锥规划模型;然后,基于ADMM(交替方向乘子法)建立求解该模型的分布式算法,再去除算法中的一致性变量,从而将其改进成为直流系统最优潮流的完全分布式算法;最后,在改进的IEEE13节点和118节点系统算例上进行的仿真验证表明,该算法无需中央协调单元协同各区域的边界一致性信息,通过各区域的并行优化、相邻区域间少量边界节点信息的交换,即可得出辐射式以及环网拓扑的直流系统最优潮流问题的全局最优解。
【总页数】12页(P13-24)
【作 者】叶清泉;吴明启;吴旭光;陈伟;高天乐;项基
【作者单位】国网浙江省电力有限公司平阳县供电公司;浙江大学工程师学院;平阳县昌泰电力实业有限公司;浙江大学电气工程学院
【正文语种】中 文
【中图分类】TP3
【相关文献】 1.基于自适应步长ADMM的直流配电网分布式最优潮流2.一种求解交直流互联电网分布式最优潮流的同步ADMM方法3.含直流潮流控制器的交直流混合系统多目标最优潮流研究4.基于分解的多目标进化算法的含MMC-HVDC交直流混合系统最优潮流研究5.基于改进遗传算法的含VSC-MTDC交直流混联系统最优无功潮流计算方法
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基于最优乘子快速解耦法的交直流混合系统潮流计算
第２６卷第３期 ２０１０年３月 电力科学与工程 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖ０１．２６．Ｎｏ．３ ５ Ｍａｒ．，２０１０
基于最优乘子快速解耦法的交直流混合系统潮流计算
蔡红艳，卢锦玲，周 明，宋 颖
（华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定０７１００３）
摘要：快速解耦法具有程序设计简单、计算速度快、内存占用量小、收敛性好等优点，因此成为高电压
等级网络优先采用的潮流计算方法。但对一些病态系统，往往会出现计算过程振荡甚至不收敛的现象。
在快速解耦法中引入最优乘子调节变量的修正步长，应用到交直流混合系统的潮流计算中，提高了计算
速度，并有效地解决了病态交直流混合系统的潮流计算问题。通过算例验证了该方法的有效性。
关键词：交直流混合系统；潮流计算；快速解耦法；最优乘子
中图分类号：ＴＭ７４４ 文献标识码：Ａ
０ 引 言
随着电网向全国性互联电网的过渡和大容量、
远距离输电的需要，以及直流输电技术的成熟和
发展，高压直流输电迅速发展。作为电力系统运
行分析的基础工具，可靠的交直流混合系统潮流
计算方法是不可或缺的。
目前交直流系统的潮流计算方法很多，主要
分为统一迭代法和交替迭代法＿１ 』。交替迭代法
在解决病态潮流问题上具有一定优势，且计算速
度快。交替迭代法在计算过程中，将交流和直流
系统方程分别求解。在求解交流系统方程时，将
直流系统等值为一个接在相应节点上的负荷，且
该负荷的有功和无功功率已知；而在求解直流系
统方程时，将交流系统模拟成加在换流器交流母
线上的一个恒定电压 。其中最常用的方法是牛
顿法和快速解耦法。
实际计算中，对于一些病态系统，如重负荷
系统、且有梳子状放射结构网络的系统以及具有
邻近多根运行条件的系统，采用交替迭代法仍会
出现计算过程的振荡或不收敛的情况，为了克服
此缺点，文献［５，６］提出了最小化潮流法。文
献［７］提出了带最优乘子的牛顿法。文献［８］
电力系统交直流混合优化技术研究
电力系统交直流混合优化技术研究
随着能源需求的不断增长，电力系统的规模和复杂性也在逐渐增强。为了提高能源利用效率和降低能源消耗，电力系统需通过技术创新来实现优化。近年来，交直流混合优化技术作为一种新兴的电力系统优化方法，得到了广泛的关注和研究。
电力系统交直流混合优化技术是将交流电与直流电的优势结合起来，实现电力系统运行的高效、稳定和可持续发展。该技术的研究涵盖了多个方面，包括电网规划与设计、电源接入集成、功率流控制以及优化调度等。
首先，交直流混合优化技术在电网规划与设计中起到了关键作用。电网规划决定了电力系统的结构和布局，而交直流混合优化技术可以通过合理分配交流和直流传输线路，实现电力系统的最优化。通过考虑电力需求和资源分布等因素，可以确定合理的交直流混合架构，从而减少电力损耗，提高系统的可靠性和稳定性。
其次，电源接入集成是交直流混合优化技术的另一个关键领域。将不同类型的电源接入到电力系统中，如可再生能源、传统燃料发电以及能量储备等，可以提高电力系统的灵活性和可扩展性。交直流混合优化技术可以优化电源的接入和调度，减少能源浪费，提高电力系统的供电能力。
在功率流控制方面，交直流混合优化技术可以通过合理调节交直流电流，实现电力系统的精确控制。传统的交流电力系统通常存在输电损耗和功率稳定性等问题，而交直流混合优化技术可以通过DC/AC的转换和智能调整来优化电力系统的功率流动，提高电能传输的效率和稳定性。
最后，优化调度是电力系统交直流混合优化技术的核心内容之一。通过合理规划与调度电力系统运行时段的交直流电能转换以及电源调度等，可以最大程度地提高系统的运行效率和经济性。交直流混合优化技术可以综合考虑电力系统负荷需求、电源供应能力和能源价格等因素，实现电力系统的最优化调度。
综上所述，电力系统交直流混合优化技术是一种新兴的电力系统优化方法，通过结合交流与直流电的优势，实现电力系统的高效、稳定和可持续发展。该技术的研究内容涵盖了电网规划与设计、电源接入集成、功率流控制以及优化调度等多个方面。通过合理应用交直流混合优化技术，可以提高电力系统的能源利用效率和供电可靠性，为实现可持续能源发展提供有力支持。
电力系统最优潮流计算
电力系统最优潮流计算
电力系统最优潮流计算是电力系统运行中的重要问题，旨在求解系统中各节点的电压幅值和相位角，以及各支路中的有功和无功功率。最优潮流计算可以帮助电力系统运行人员评估系统可靠性、效率和稳定性，并为系统的运行和规划提供参考。
最优潮流计算的基本原则是在保持系统供电平衡和支路功率平衡的基础上，通过调整发电机的出力和支路上的功率分配，使得系统运行的一些指标（通常是整个系统的平均电压幅值或总功率损耗）达到最小。
最优潮流计算的基本模型是基于电力系统潮流方程的非线性优化问题。潮流方程是描述电力系统节点间功率平衡的方程，一般可以表示为：
P_i = ∑ (G_ij * V_i * V_j - B_ij * V_i * V_j * cos(θ_i -
θ_j))
Q_i = ∑ (-G_ij * V_i * V_j * sin(θ_i - θ_j) - B_ij * V_i
* V_j)
其中，P_i和Q_i分别表示节点i的有功和无功功率，G_ij和B_ij分别表示节点i和节点j之间的导纳，V_i和V_j分别表示节点i和节点j的电压幅值，θ_i和θ_j分别表示节点i和节点j的相位角。
最优潮流计算的目标是最小化如下的系统目标函数：
f(X) = ∑ (c_ij * P_ij)
其中，c_ij表示支路ij的损耗系数，P_ij表示支路ij上的有功功率。 最优潮流计算的求解方法一般分为迭代法和直接法两种。迭代法包括牛顿-拉夫森法、高斯-赛德尔法等，主要思想是通过迭代更新节点电压幅值和相位角，直到达到收敛的要求。直接法则是使用线性化的潮流方程进行求解，通常使用牛顿-拉夫森法对线性化方程进行求解，并通过细化初始猜测值来改进收敛性。
最优潮流计算中的一些特殊问题包括潮流约束问题、优化问题和灵敏度分析问题。潮流约束问题是指在最优潮流计算中，对一些节点和支路施加一些特殊的约束条件，如电压限制、功率限制等。优化问题是将最优潮流计算与其他优化问题相结合，如输电线路规划、机组出力优化等。灵敏度分析问题是研究系统参数变化对最优潮流计算结果的敏感性。
交直流混联微电网的控制与优化
交直流混联微电网的控制与优化
混联微电网是一种相对较新的电力系统，在此类系统中，电源主要由独立的、分布式的电源提供。这些电源包括太阳能电池、风力涡轮机、储能装置等，它们通过相互协调实现最大程度的能源效率以及最优的能源管理。在混联微电网中，交流和直流系统的混合应用是一种流行的趋势，这种形式可以有效地提高微电网的稳定性以及运行效率。本文将重点探讨交直流混联微电网的控制与优化。
一、交直流混合系统运行机制
在交直流混合系统中，交流系统通常用于大功率负载的供电，而直流系统则用于小功率负载的供电。因此，交、直流系统之间需要进行互相协调。交流系统通过逆变器将直流电转换成交流电，直流系统则通过整流器将交流电转换成直流电。通过这种方法，交、直流系统之间可以有效地互相转换，并实现最大程度的能源利用率。
二、交直流混合系统的控制策略
在交直流混合系统中，控制策略是十分关键的。有效的控制策略可以提高微电网的稳定性与效率，并且保证设备的安全性。常用的控制策略包括功率平衡控制策略、稳压控制策略、能量流控制策略等。 功率平衡控制策略是基于功率平衡原理设计的。在交直流混联微电网中，功率平衡控制策略的最终目标是保持微电网中的总功率始终满足负载的要求，并且尽可能地减少微电网系统的电能损失。根据功率平衡控制策略，当负载增加时，系统会自动调整各种电力组件的工作状态，以满足负载需求。
稳压控制策略是基于电压稳定原理设计的。在交直流混合系统中，电压的稳定对于保证系统的安全性和可靠性非常关键。稳压控制策略的最终目标是将系统中的电压保持在一个合理的范围内，防止因电压波动导致的设备损坏问题的发生。当系统中的电压波动或瞬间变化时，稳压控制策略会对各种电力组件进行相应调整，以保持系统中的电压稳定。
能量流控制策略是基于能量平衡原理设计的。在交直流混合系统中，能量的平衡对于保证系统的稳定性和可靠性非常关键。能量流控制策略的最终目标是将系统中的能量流平衡并使其始终达到最优状态，从而提高能源的利用效率。当能量流的分配发生变化时，能量流控制策略会对微电网系统中的各种电力组件进行相应调整，以保证微电网系统中的能量流畅畅通通。
电力调度中的最优潮流问题求解
电力调度中的最优潮流问题求解
电力系统是国民经济的重要基础设施之一，电力调度技术一直是电力系统运行保障的一项重要工作。电力调度的主要目标是保障电网的安全稳定运行，提高电网的经济效益，并保证电力供需的平衡。在电力调度中，最优潮流问题求解是一项非常重要的技术。
最优潮流问题求解是指在电力系统运行中，计算电网各元件电流、电压等物理量，从而满足电网运行和经济性要求的过程。最优潮流问题求解的目的是寻找出电力系统中最优的潮流分布情况，使各设备运行指标达到最佳的状态。通过解决最优潮流问题，可以得到最优的电网调度方案，从而提高电网的运行效率和经济效益。
最优潮流问题求解的主要难点在于这是一个非线性优化问题。在实际的电力系统中，电力网络的复杂度很高，其中包含大量的非线性元件，例如变压器、无功补偿器、电容器等。这些非线性元件的存在会使得电力系统的方程变得非常复杂，从而使得最优潮流问题的解决变得十分困难。
常用的最优潮流问题求解方法包括：迭代法、内点法、牛顿-拉夫逊法等。这些方法可以通过迭代计算，逐步逼近所需的最优解。同时，这些方法也有各自的优缺点，需要结合具体情况进行选择。
除了求解最优潮流问题，电力系统中还有许多其他的问题需要解决。例如电力负荷预测、故障诊断、电网优化等。这些问题都需要应用一定的数学模型和算法进行求解。随着电力系统的发展，电力调度技术也在不断发展进步，新的技术和算法也在不断涌现，为电力行业的发展提供了强有力的支持。
总之，最优潮流问题求解是电力调度技术的重要组成部分，是实现电网安全稳定运行、提高经济效益的关键。在今后的电力系统工作中，我们需要不断拓展求解方法和算法，为电力行业提供更加优质的服务。
交直流混联电力系统潮流计算与机组组合
科技创新导报2016 NO.25Science and Technology Innovation Herald工程技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald26“西电东送”“北电南送”是我国未来电力格局的重要发展趋势，随着多个直流输电工程的投入运行，大规模交直流混联电力网络逐步形成，这给电力系统的运行和管理提出了更高的要求。科学、可靠的潮流算法是进行交直流混联系统运行分析的重要基础，且随着精益化调度管理方式的不断推行，如何解决机组组合问题也逐渐受到关注，对于交直流混联电力系统来说，考虑安全约束的机组组合能够保证电网运行的安全性和可靠性。基于以上，该文简要研究了交直流混联电力系统潮流计算及机组组合的相关问题。1 交直流混联电力系统潮流计算对于交直流混联电力系统来说，其潮流计算模型将直流系统状态变量和控制变量引入到了交流系统非线性方程中，增加了缪奥数直流系统方程，因此，传统的交流系统潮流计算方法已经难以适用，需要进行改进和补充，满足交直流混联电力系统潮流计算要求。一般来说，交直流混联电力系统潮流计算方法主要有如下两种。1.1 统一迭代法统一迭代法是以极坐标下牛顿法为基础发展而来的一种潮流计算方法，在进行迭代求解的过程中，这种算法将交流节点状态变量及直流系统变量进行了统一。利用统一迭代法技能型交直流混联电力系统潮流计算有着收敛性良好的优点，其适应性较为广泛，对于不同控制方式、网络结构的算例来说都能够进行迭代计算，求取收敛解[1]。但需要注意的是，应用统一迭代算法进行交直流混联电力系统潮流计算的过程中，加入了Jacobian矩阵阶数，在每一次进行迭代之后，都需要对Jacobian矩阵进行重新计算，这就大大增加了潮流计算的计算量。针对这个问题，可以对统一迭代法进行一定的改进，减少计算量。下面来例举两种改进方法：对传统牛顿法改进，对数学模型进行简化，在交直流混联电力系统潮流计算过程中，只需要对Jacobian矩阵进行一次计算即可，这就大大降低了计算量，以网络大小和收敛准确度要求为依据，综合应用三阶收敛牛顿法、六阶收敛牛顿法以及简化牛顿法，这对于提升潮流计算中的求解速度有着积极的意义。以积极控制方式的直流系统稳态模型为基础，在进行交直流混联电力系统潮流计算的过程中，Jacobian矩阵不会因控制方式的改变而改变，但需要注意的是，在将冗余方程组引入到潮流方程组的过程中，容易导致Jacobian矩阵出现冗余系数，如果处理不当，这降低求解的收敛性，同时如果直流系统中有着多条直流线路，会导致Jacobian矩阵阶数升高，不利于求解速度的提升[2]。1.2 交替迭代法从本质上来讲，交替迭代法是一种统一迭代法的简化版本，在进行迭代计算的过程中，分别求解交流系统方程和直流系统方程。在进行交流系统方程求解的时候，将直流系统看做是交流节点上的负荷，此负荷不仅包括有功功率负荷，还包括无功功率负荷，而在进行直流系统方程求解的过程中，将交流系统模拟为恒压源，此恒压源位于换流器交流母线之上。相较于统一迭代法来说，交替迭代法有着计算速度快的优点，采用不同的计算方法来求解直流部分和交流部分，但需要注意的是，这种方法应用的过程中，对交直流系统初值给定有着较高的要求，这就不可避免的导致求解结果收敛性较差，甚至导致交直流混联电力系统潮流求解的不收敛和振荡。为了解决这个问题，也可以对其进行一定的改进，下面列举两种改进方式。结合快速解耦法。即将交替迭代法与快速解耦法相结合，对交直流系统之间的耦合关系进行研究，通过研究计算，得出交流系统潮流计算方程受到直流系统控制变量的具体影响，并研究交直流混联电力系统潮流计算求解收敛性受到控制方式的具体影响，这种方式对于改善交直流混联电力系统潮流计算的收敛性有着重要的作用，同时能够有效提升潮流计算效率[3]。直流系统系数矩阵不可逆的改善。在某些控制方式下，利用交替迭代法进行潮流计算会出现直流系统系数矩阵不可逆的问题，对此问题进行改善则能够提升交直流混联电力系统潮流计算的收敛性。此外，可以可以从潮流在线计算鲁棒性和快速性的角度入手，利用牛顿法来进行直流系统求解，避免因交流母线电压波动导致交直流混联电力系统潮流计算中直流系统求解不收敛的情况，这也能够改善潮流计算的收敛性。①作者简介：王兵(1983—),男，辽宁人，硕士,研究方向：电力系统。 董德慧(1965—),男,辽宁人,本科,研究方向：电力系统。DOI：10.16660/ki.1674-098X.2016.25.026交直流混联电力系统潮流计算与机组组合①王兵 董德慧（国网辽宁省电力有限公司大连供电公司 辽宁大连 116000）摘 要：在多个直流输电工程投入运行的背景下，大规模交直流混联电力系统成为了我国电力系统的重要发展趋势，这就给电力系统的运行和管理提出了更高的要求。基于以上，该文简要研究了交直流混联电力系统的潮流计算问题，并提出了一种机组组合的改进算法，旨在为相关研究和实践提供参考。关键词：交直流混联 电力系统 潮流计算 机组组合中图分类号：TM744 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2016)09(a)-0026-02科技创新导报2016 NO.25Science and Technology Innovation Herald工程技术
含VSC的交直流混联系统最优潮流及其损耗分析
含VSC的交直流混联系统最优潮流及其损耗分析
近年来,电力电子技术飞速发展,加上PWM控制技术的运用,以IGBT为主的全控型电力电子变换器占据了电流变换器的主导地位,其中IGBT为基础的电压源型变换器VSC的快速发展,使得两端柔性直流输电VSC-HVDC及多端柔性直流输电VSC-MTDC技术得以实现。VSC-MTDC系统可实现多端供受电,相比于VSC-HVDC系统更具安全可靠性、运行方式更具灵活性及分布式电源消纳能力更好。
因此,研究含VSC-MTDC交直流混联系统最优潮流及其损耗问题,可为电力系统安全运行、系统方案规划、建设拓展方案等提供强有力依据,具有重要的价值及意义。含VSC-MTDC的交直流混联系统潮流计算方法有别于传统纯交流系统计算,其计算更为复杂。
论文针对含VSC-MTDC交直流混联系统运用交替迭代法计算潮流时,Newton-Raphson产生的雅可比矩阵元素在每次迭代时需重新计算,影响潮流计算收敛速度的问题,提出考虑换流站损耗及其容量约束,改进交流部分迭代的雅可比矩阵元素,即将交流侧有功无功与电压偏导与换流站损耗计算式结合,形成交替迭代法的改进算法。含VSC的网格式拓扑的交直流混联系统中,各VSC功率双向流通,其参考量对潮流及损耗的影响较常用的辐射式拓扑结构更大。
论文提出将Newton-Raphson法与改进遗传算法相结合,以曲线拟合理论计算的换流站损耗及直流电压偏移量为目标函数的最优潮流算法,通过优化VSC参考电压及参考功率,合理分配潮流,从而提高换流效率,降低换流站损耗。针对含VSC交直流混联系统多区域互联的最优潮流问题,论文考虑了由VSC-MTDC系统互联后各区域市场经济性与损耗分摊的问题。
以社会福利最大及损耗分摊最小为目标函数,考虑相应潮流约束,采用NSGA-Ⅱ算法求解,分别得出系统Pareto最优解集及考虑N-1安全的Pareto最优解集。在多个区域互联形成的互联互通电力市场机制下,极大限度的发挥电力余缺互补的优势,并且社会福利及损耗分摊会随潮流变化。
交直储混合配电网功率协调优化方法、系统、设备和介质与流程
交直储混合配电网功率协调优化方法、系统、设备和介质与流程
随着电网规模的不断扩大和能源转型趋势的推进，交直储混合配电网已成为未来电力系统建设的主要方式之一、为了更好地实现可靠供电和能源效率，交直储混合配电网需要实现功率协调的优化。本文将介绍交直储混合配电网功率协调优化方法、系统、设备和介质与流程，并为未来电力系统的建设提供参考。
一、功率协调优化方法
交直储混合配电网涉及不同的电源和负载，因此需要采用不同的功率协调优化方法来实现可靠供电和能源效率。常见的功率协调优化方法包括：
（1）基于遗传算法的功率优化方法。遗传算法可以模拟生物进化的过程，通过优胜劣汰的方式筛选出最优解，能够快速找到最优解，提高系统的效率和可靠性。
（2）基于模糊控制的功率优化方法。模糊控制能够模拟人类决策过程，通过模糊推理和模糊控制来实现对功率的控制，能够适应电力系统中各种复杂交互关系，提高系统的性能。
（3）基于神经网络的功率优化方法。神经网络能够模拟人类大脑的学习能力，通过学习样本数据来建立模型，并通过反向传播算法训练神经网络，能够快速地预测功率变化，提高系统的效率和可靠性。
（4）基于机器学习的功率优化方法。机器学习能够自动识别规律和模式，并通过学习数据来建立预测模型，能够适应复杂的电力系统和环境变化，提高系统的性能。 二、功率协调优化系统和设备
为了实现交直储混合配电网的功率协调优化，需要采用先进的系统和设备。常用的功率协调优化系统和设备包括：
（1）集成平台。集成平台通过集成各种智能设备和系统，提供统一的数据存储、处理和分析功能，能够快速地响应电力系统的变化和需求。
（2）智能控制器。智能控制器通过采样和分析电力系统的数据，实现对功率的智能控制，能够提高系统的效率和可靠性。
（3）智能电表。智能电表能够采集电量、功率、电压等实时数据，并通过通信技术与集成平台进行数据交互，能够提高用电效率和节能减排。
（4）智能配电箱。智能配电箱通过集成智能电表和智能开关等设备，实现对用电负载的智能控制，能够提高配电效率和安全性。