[發明專利]一種基于泰勒展開的直流無功功率線性化處理方法及系統

有效

• 申請號: 202010052829.1
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111080177B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 張海波;申杰
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發明涉及一種基于泰勒展開的直流無功功率線性化處理方法及系統，首先建立換流站穩態運行模型；其次，對所述換流站穩態運行模型進行變量消去及線性化處理，得到線性化換流站穩態運行模型；最后，將直流無功功率線性化方法應用于交直流互聯電網的優化調度問題，建立以火電運行成本最小以及風電消納最大化為目標的交直流互聯電網安全約束優化調度模型，模型通過線性化的換流站穩態約束保證交流濾波器、換流變壓器等無功設備動作的精細化建模，并考慮直流“階梯化”運行、常規調度等約束條件，直流無功功率線性化方法準確地解決了無功設備動作的問題，并將混合整數非線性規劃模型簡化為混合整數線性規劃模型，降低求解難度，提高計算效率。

技術領域

本發明涉及交直流互聯電網優化計算領域，特別是涉及一種基于泰勒展開的直流無功功率線性化處理方法及系統。

背景技術

近年來，風電等新能源的增長速度越來越快，在未來的發展中，新能源必將成為電力供應的最主要力量。我國風電資源大多分布在西北內陸地區，當地負荷較少，風電呈現供大于求的現狀，棄風率非常高。然而，我國經濟中心位于東部沿海地區，當地負荷較多而資源較為匱乏。因此，實現風電的跨區外送是解決風電消納困難的有效途徑。

當前，實現風電跨區輸送主要有高壓直流輸電(HVDC)和高壓交流輸電(HVAC)兩種方式，由于HVDC具有功率可控、遠距離輸電經濟性好、可實現非同步聯網等優勢，其得到了大力發展。近年來，關于交直流互聯電網優化調度的相關研究十分多，其大都將直流功率視為一種可進行靈活調節的資源，通過調節直流功率以促進風電的消納，并提升系統的經濟性。但傳統的高壓直流輸電換流站需要吸收大量的無功功率，使得直流功率調節的同時引起交流濾波器、換流變壓器等無功設備的頻繁動作，降低系統運行安全性和經濟性。由于無功功率與換流站各運行變量之間存在非線性的關系，這會使得交直流互聯電網優化調度問題變為混合整數非線性規劃，求解難度極大，因此，相關的研究常常忽略直流無功功率的問題。

泰勒展開是進行線性化處理的最根本方式，當前已經有很多基于泰勒展開的交流潮流線性化方法，并得到了很好的推廣。因此，為了解決涉及直流無功功率的優化問題，簡化交直流互聯電網的優化模型，降低計算難度，提高計算效率，本發明基于泰勒展開提出一種應用于優化計算領域的直流無功功率線性化處理方法，并將其應用于交直流互聯電網的優化調度問題中。該方法不僅適用于交直流互聯電網的優化調度問題，同時還適用于交直流互聯電網的無功優化以及直流調制在線控制等領域。

發明內容

本發明的目的是提供一種應用于優化計算領域的基于泰勒展開的直流無功功率線性化處理方法及系統，以簡化交直流互聯電網優化問題的模型，降低求解難度，提高計算效率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于泰勒展開的直流無功功率線性化處理方法，所述處理方法包括：

建立換流站穩態運行模型，準確地描述直流無功功率特性；

對所述換流站穩態運行模型進行變量消去，通過泰勒展開對其進行線性化處理，得到線性化換流站穩態運行模型，并分析線性化的誤差，比較換流站穩態運行原始模型與線性化模型在直流功率、觸發角變化時直流無功功率、換流變變比的計算誤差，驗證線性化方法的計算精度；

將該線性化方法應用于交直流互聯電網優化調度，以火電運行成本最小及風電消納最大化為目標函數，以所述線性化換流站穩態運行模型、交流濾波器動作、換流變壓器動作、直流“階梯化”運行特性以及常規調度為約束建立交直流互聯電網安全約束優化調度模型；所述直流“階梯化”運行特性約束具體包括：直流功率上下限約束、直流功率相鄰時段調節約束、直流功率全天調節次數約束、直流功率調節速率約束、直流功率持續時段數約束以及直流日交易電量約束；所述常規調度約束具體包括：節點功率平衡約束、火電機組出力上下限約束、火電機組爬坡率約束、支路潮流約束、風電出力約束、正負旋轉備用約束；