輸配電網潮流與優(yōu)化的理論研究.pdf

1、環(huán)境惡化、不可再生能源枯竭，驅使節(jié)能減排、能源潔凈迫在眉睫。電能轉換在能源利用中占主導地位，電力系統(tǒng)在電源構成上必將發(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，對其進行深入研究有重要的理論意義和工程價值。
　　 對此，在前人研究成果的基礎上，本文從輸配電網的潮流、優(yōu)化潮流必須以全局理念進行分析的思想出發(fā)，深入研究了這一復雜問題，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，展開理論與實踐的探索，取得預期的成效，其主要創(chuàng)新性成果如下:
　　 (1)針對交流電網潮流算法中不同稀疏存儲格式下元素檢索或注入元插入操作繁瑣的問題，提出了極坐標下牛頓潮流數(shù)值計算過程、節(jié)點編號及稀疏處理相關聯(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聯(lián)雅克比矩陣，支路節(jié)點號定位待更新元素位置，避開了導納陣的形成;利用節(jié)點編號與前代回代計算的關聯(lián)，以拓撲形式顯現(xiàn)消元過程中因

3、子表結構變動，預測注入元并準確定位，使注入元插入操作簡捷;采用三角檢索存儲格式，前代自動定位，回代自動釋放，降低了信息檢索的消耗。
　　 (2)針對直流輸電支路對交流電網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潮流算法。引入直流輸電支路等效基元的概念，依據直流輸電支路不同運行模式在數(shù)學上的相通性，將不同運行模式轉化為一種等效模式，實現(xiàn)對直流輸電支路基元模型的統(tǒng)一表達。在潮流計算中考慮直流輸電支路時，僅需

4、在交流網絡修正方程基礎上，追加其等效基元微增模型即可，對稀疏存儲結構和計算格式無影響，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)針對含大量分布式電源的輸配電網潮流計算問題。首先分析其輸、配電網間相互滲透的特點，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)。對上述表現(xiàn)的后者，體現(xiàn)出實施輸配電網統(tǒng)一分析的必要性。在此基礎上，在有功、無功平衡允許的約束條件下，以輸電網為主問題和若干配電網為子問題，建立反映配電網與輸電網間關聯(lián)的潮流計算模型，提出以輸配分界點電壓為協(xié)變量的輸配電網潮流的分解協(xié)調算法，同時計及相關信息的協(xié)調。實踐表明，該算法簡捷有效，在可行條件下有良好的收斂性，可滿足輸配電網聯(lián)合計算的要求。
　　 (4)就含分布式電源（風、光、儲）的配電網，由于顯現(xiàn)其主動行為，提出動

6、態(tài)優(yōu)化的模型，并予以機理分析。由于風、光、儲共存的配電網中，不僅體現(xiàn)有功、無功及電壓間的相互關聯(lián)和耦合，而且因儲能使一定周期內存在顯著的時間關聯(lián)，使配網潮流必須以動態(tài)優(yōu)化方可挖掘其效能。在此基礎上，詳細闡述各類分布式電源特性及約束條件，從而建立相應的動態(tài)優(yōu)化數(shù)學模型，并給出相應的求解方法。分析表明，該模型能有效發(fā)揮各類分布式電源的調節(jié)能力，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。
　　 (5)針對分布式電源占相當比例的輸配電網優(yōu)化問題，提出必須實施

7、輸、配統(tǒng)籌的全網優(yōu)化，并對輸、配電間的作用機理予以分析。首先通過輸、配電網邊界節(jié)點變量復制，對輸、配電網的變量、約束、目標函數(shù)進行分解，針對邊界節(jié)點變量等式約束導致的優(yōu)化問題不可分性，借助輔助問題原理，將其對應的增廣拉格朗日函數(shù)轉化為一系列可并行處理的輔助問題，從而以輸、配電網優(yōu)化子問題為基礎，建立了二者相協(xié)調的輸配電網優(yōu)化潮流模型。該協(xié)調機制下，輸、配電網只需關注其各自的優(yōu)化子問題，通過交換少量邊界信息對其邊界節(jié)點上虛擬機組的成本參數(shù)