輸配電網(wǎng)潮流與優(yōu)化的理論研究.pdf

1、環(huán)境惡化、不可再生能源枯竭，驅(qū)使節(jié)能減排、能源潔凈迫在眉睫。電能轉(zhuǎn)換在能源利用中占主導(dǎo)地位，電力系統(tǒng)在電源構(gòu)成上必將發(fā)生巨大變化。在這一背景下，輸電、配電逐漸向不清晰、分散化、分布式方向發(fā)展。由此，電力系統(tǒng)潮流、優(yōu)化潮流的理論面臨新問題，對(duì)其進(jìn)行深入研究有重要的理論意義和工程價(jià)值。
　　 對(duì)此，在前人研究成果的基礎(chǔ)上，本文從輸配電網(wǎng)的潮流、優(yōu)化潮流必須以全局理念進(jìn)行分析的思想出發(fā)，深入研究了這一復(fù)雜問題，以潮流為核心，就各子問題

2、、以及子問題間的分解與協(xié)調(diào)，展開理論與實(shí)踐的探索，取得預(yù)期的成效，其主要?jiǎng)?chuàng)新性成果如下:
　　 (1)針對(duì)交流電網(wǎng)潮流算法中不同稀疏存儲(chǔ)格式下元素檢索或注入元插入操作繁瑣的問題，提出了極坐標(biāo)下牛頓潮流數(shù)值計(jì)算過程、節(jié)點(diǎn)編號(hào)及稀疏處理相關(guān)聯(lián)的封閉格式潮流算法。該算法以交流輸電支路為基元，支路潮流微增模型直接關(guān)聯(lián)雅克比矩陣，支路節(jié)點(diǎn)號(hào)定位待更新元素位置，避開了導(dǎo)納陣的形成;利用節(jié)點(diǎn)編號(hào)與前代回代計(jì)算的關(guān)聯(lián)，以拓?fù)湫问斤@現(xiàn)消元過程中因

3、子表結(jié)構(gòu)變動(dòng)，預(yù)測(cè)注入元并準(zhǔn)確定位，使注入元插入操作簡捷;采用三角檢索存儲(chǔ)格式，前代自動(dòng)定位，回代自動(dòng)釋放，降低了信息檢索的消耗。
　　 (2)針對(duì)直流輸電支路對(duì)交流電網(wǎng)潮流算法格式及收斂性的影響，提出直流輸電支路等效為基元的交直流電網(wǎng)潮流算法。引入直流輸電支路等效基元的概念，依據(jù)直流輸電支路不同運(yùn)行模式在數(shù)學(xué)上的相通性，將不同運(yùn)行模式轉(zhuǎn)化為一種等效模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流輸電支路基元模型的統(tǒng)一表達(dá)。在潮流計(jì)算中考慮直流輸電支路時(shí)，僅需

4、在交流網(wǎng)絡(luò)修正方程基礎(chǔ)上，追加其等效基元微增模型即可，對(duì)稀疏存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和計(jì)算格式無影響，從而使算法統(tǒng)一且有固定規(guī)律，交流輸電支路為基元的潮流算法得以繼續(xù)沿用。
　　 (3)針對(duì)含大量分布式電源的輸配電網(wǎng)潮流計(jì)算問題。首先分析其輸、配電網(wǎng)間相互滲透的特點(diǎn)，表現(xiàn)在:有功方面，配電要么顯現(xiàn)受端特性，要么顯現(xiàn)電源特性;無功方面，要么輸電依然支撐配電，要么配電也可能有其電壓支撐的主動(dòng)性;有功與無功間，要么依然處于弱耦合狀態(tài)，要么出現(xiàn)緊密耦合

5、狀態(tài)。對(duì)上述表現(xiàn)的后者，體現(xiàn)出實(shí)施輸配電網(wǎng)統(tǒng)一分析的必要性。在此基礎(chǔ)上，在有功、無功平衡允許的約束條件下，以輸電網(wǎng)為主問題和若干配電網(wǎng)為子問題，建立反映配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)間關(guān)聯(lián)的潮流計(jì)算模型，提出以輸配分界點(diǎn)電壓為協(xié)變量的輸配電網(wǎng)潮流的分解協(xié)調(diào)算法，同時(shí)計(jì)及相關(guān)信息的協(xié)調(diào)。實(shí)踐表明，該算法簡捷有效，在可行條件下有良好的收斂性，可滿足輸配電網(wǎng)聯(lián)合計(jì)算的要求。
　　 (4)就含分布式電源（風(fēng)、光、儲(chǔ)）的配電網(wǎng)，由于顯現(xiàn)其主動(dòng)行為，提出動(dòng)

6、態(tài)優(yōu)化的模型，并予以機(jī)理分析。由于風(fēng)、光、儲(chǔ)共存的配電網(wǎng)中，不僅體現(xiàn)有功、無功及電壓間的相互關(guān)聯(lián)和耦合，而且因儲(chǔ)能使一定周期內(nèi)存在顯著的時(shí)間關(guān)聯(lián)，使配網(wǎng)潮流必須以動(dòng)態(tài)優(yōu)化方可挖掘其效能。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述各類分布式電源特性及約束條件，從而建立相應(yīng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并給出相應(yīng)的求解方法。分析表明，該模型能有效發(fā)揮各類分布式電源的調(diào)節(jié)能力，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。
　　 (5)針對(duì)分布式電源占相當(dāng)比例的輸配電網(wǎng)優(yōu)化問題，提出必須實(shí)施

7、輸、配統(tǒng)籌的全網(wǎng)優(yōu)化，并對(duì)輸、配電間的作用機(jī)理予以分析。首先通過輸、配電網(wǎng)邊界節(jié)點(diǎn)變量復(fù)制，對(duì)輸、配電網(wǎng)的變量、約束、目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行分解，針對(duì)邊界節(jié)點(diǎn)變量等式約束導(dǎo)致的優(yōu)化問題不可分性，借助輔助問題原理，將其對(duì)應(yīng)的增廣拉格朗日函數(shù)轉(zhuǎn)化為一系列可并行處理的輔助問題，從而以輸、配電網(wǎng)優(yōu)化子問題為基礎(chǔ)，建立了二者相協(xié)調(diào)的輸配電網(wǎng)優(yōu)化潮流模型。該協(xié)調(diào)機(jī)制下，輸、配電網(wǎng)只需關(guān)注其各自的優(yōu)化子問題，通過交換少量邊界信息對(duì)其邊界節(jié)點(diǎn)上虛擬機(jī)組的成本參數(shù)