[發明專利]基于線性組合的潮流方程線性化方法

在審

• 申請號: 202010711576.4
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111799802A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 金黎明;吳迎霞;楊高峰;張林;蔣望;楊知方;余娟;樊哲新;龍嘉銳;姜華
• 申請（專利權）人: 國網重慶市電力公司;國家電網有限公司;重慶大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明公開基于線性組合的潮流方程線性化方法，包括以下步驟：1)基于非線性潮流方程，依次建立線性潮流方程的通用表達式和常用表達式；2)基于線性潮流方程的常用表達式，建立減小誤差后的線性潮流新方程；3)獲取電網運行數據，并建立決策變量優化模型，計算得到令潮流方程線性化誤差最小的決策變量；4)基于令潮流方程線性化誤差最小的決策變量，更新減小誤差后的線性潮流新方程，得到誤差最小的最優線性近似模型。本發明所提出的潮流方程線性化新形式，相比于其他線性潮流方程，能夠更加有效地降低線性化誤差。并且在不同節點系統中均應用效果良好，具有較強的普適性。

技術領域

本發明涉及電力系統運行優化領域，具體是基于線性組合的潮流方程線性化方法。

背景技術

電力系統運行優化問題的求解精度和效率直接決定了電網運行的經濟性和安全性。電力系統運行優化問題非凸，從理論上算法難以保證收斂。然而，電網運行優化問題的非線性特性與電力工業對電網運行優化算法的嚴格要求產生了矛盾：1)在諸如日前、日內經濟調度及電力市場出清等應用中，需要在有限時間內求解電網運行優化問題，算法必須確保收斂，而非線性算法無法滿足要求；2)實際電網的運行優化模型規模極大，商用非線性優化求解器的求解魯棒性難以實現大規模復雜非線性優化問題的魯棒求解。

針對以上問題，工業界和學術界提出利用線性潮流方程，降低電網運行優化模型的復雜度。該方法采用線性潮流方程替代原有的非線性潮流方程，進而實現電網運行優化模型的凸化和線性化。電力工業界廣泛使用的直流潮流方程是線性潮流方程的典型代表。此外，電力市場出清對模型線性有嚴格的要求，目前我國省級調度中心的日前、日內發電計劃及國外主要電力市場的出清模型均采用基于直流潮流方程的優化算法。本質上，基于線性潮流方程的電網運行優化方法通過犧牲一定的計算精度換取計算效率及魯棒性的提升。然而，直流潮流方程精度較低，損失了電力系統運行的經濟性。

我國交直流電網互聯的新形態和電力市場改革的新形勢對潮流方程近似精度提出了更高的要求：

a.我國電網交直流互聯的形態逐漸形成。交直流電網運行優化的難點在于考慮非線性潮流方程的優化問題求解難度大、收斂性無法保證，而基于直流潮流方程的電網運行優化方法僅考慮有功，無法確保交直流電網無功和電壓的安全。突破交直流電網運行優化問題瓶頸的關鍵就在于提出精度更高且內嵌無功、電壓的線性潮流方程，替代直流潮流方程，在不增加過多計算負擔的前提下實現有功、無功的聯合優化，確保交直流電網運行的安全性和經濟性。

b.我國正在推進的電力體制改革對交直流電網的運行優化及經濟性分析提出了更為迫切的要求。交直流電網環境下的現貨市場出清以及交直流電網的節點電價計算是下一步推進電力現貨市場建設亟待解決的難題。

發明內容

本發明的目的是提供基于線性組合的潮流方程線性化方法，包括以下步驟：

1)基于非線性潮流方程，依次建立線性潮流方程的通用表達式和常用表達式。

分別建立線性潮流方程的通用表達式和常用表達式的步驟如下：

1.1)建立非線性潮流方程，即：

式中，下標i和j分別為定義支路正方向的起始和終止節點。g_ij和b_ij分別為支路ij上的電導和電納。P_ij(v,θ_ij)表示支路(i,j)上的非線性有功功率。Q_ij(v,θ_ij)表示支路(i,j)上的非線性無功功率。θ_ij為相位差。v_i、v_j分別表示節點i和節點j的電壓幅值。

1.2)記與電壓幅值v相關的狀態變量函數為與相位差θ_ij相關的狀態變量函數為Φ(θ_ij)。