發(fā)輸電經(jīng)濟(jì)及電網(wǎng)安全綜合優(yōu)化的建模方法
【專(zhuān)利摘要】由于缺乏全程量化及單調(diào)的電網(wǎng)安全性指標(biāo)，傳統(tǒng)的優(yōu)化模型中，一般將安全性作為不等式約束條件，而優(yōu)化目標(biāo)中一般只包含經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，無(wú)法同時(shí)對(duì)電網(wǎng)安全性進(jìn)行優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn)，電網(wǎng)的映射彈性勢(shì)能不但可以作為電網(wǎng)安全性的定量指標(biāo)，其變化還與主網(wǎng)的網(wǎng)損變化同趨。本發(fā)明“發(fā)輸電經(jīng)濟(jì)及電網(wǎng)安全綜合優(yōu)化的建模方法”將映射彈性勢(shì)能納入經(jīng)濟(jì)發(fā)電優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)，以解決發(fā)輸電經(jīng)濟(jì)性和電網(wǎng)安全性綜合優(yōu)化的難題；省略了線(xiàn)路有功約束條件，以提高優(yōu)化的計(jì)算效率和可靠性。IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)算例驗(yàn)證了該優(yōu)化建模方法的合理性。該優(yōu)化建模方法對(duì)電力系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行與規(guī)劃具有現(xiàn)實(shí)意義。
【專(zhuān)利說(shuō)明】發(fā)輸電經(jīng)濟(jì)及電網(wǎng)安全綜合優(yōu)化的建模方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 電力系統(tǒng)（電網(wǎng)）安全性分析。

【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)、輸電經(jīng)濟(jì)性和電網(wǎng)安全性是電力系統(tǒng)運(yùn)行同時(shí)追求的目標(biāo)，前者主要是降低 發(fā)電成本和輸電網(wǎng)損，后者主要是提高電網(wǎng)的功-角穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性。主網(wǎng)中，若無(wú)功 補(bǔ)償能力較強(qiáng)，則安全性主要指靜態(tài)功-角穩(wěn)定性。
[0003] 此前，由于電網(wǎng)安全性的全程定量及單調(diào)指標(biāo)問(wèn)題未能很好地解決，在優(yōu)化模型 中一般將安全性作為不等式約束邊界條件，優(yōu)化目標(biāo)中一般只包含經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，無(wú)法對(duì)電 網(wǎng)安全性進(jìn)行優(yōu)化。
[0004] 近年來(lái)，為解決經(jīng)濟(jì)性與安全性的綜合優(yōu)化問(wèn)題，對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行了不斷地改進(jìn)： 第一類(lèi)思路是對(duì)安全性約束改進(jìn)，如縮小約束邊界以提高安全性；或?qū)⑦吔缛嵝曰⑺沙诨?后，再將柔性指數(shù)、松弛變量放入目標(biāo)函數(shù)，與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)疊加尋優(yōu)；第二類(lèi)思路則是保持 原有的安全性約束邊界，另外構(gòu)建定量安全性函數(shù)放入目標(biāo)函數(shù)，如線(xiàn)路負(fù)載率差方和、負(fù) 載率平方和、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)等。第一類(lèi)思路存在的本質(zhì)問(wèn)題是沒(méi)能將安全性進(jìn)行全程量化， 從而無(wú)法進(jìn)行全程優(yōu)化，優(yōu)化的主體還是經(jīng)濟(jì)性；另外，單純將邊界柔性化或松弛化，優(yōu)化 的結(jié)果很可能突變安全性的"硬"邊界。第二類(lèi)思路中，從負(fù)載率均衡性角度度量全網(wǎng)安全 性，符合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，但負(fù)載率差方和、負(fù)載率平方和是否與安全性存在單調(diào)關(guān)系，缺乏嚴(yán)密 的理論論證；采用風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)作為安全性指標(biāo)則過(guò)于復(fù)雜，且不能量化在安全閥值邊界內(nèi)的 安全性，最終還要通過(guò)負(fù)載率均衡性選取最優(yōu)折中解。此外，傳統(tǒng)模型中的安全性不等式約 束，給目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化求解也添加了困難，優(yōu)化求解計(jì)算量大；在隨機(jī)優(yōu)化和離散優(yōu)化時(shí)， 求解結(jié)果容易陷入局部最優(yōu)。
[0005] 在網(wǎng)損優(yōu)化方面，此前主要通過(guò)無(wú)功優(yōu)化降低網(wǎng)損，但主網(wǎng)的網(wǎng)損實(shí)際上主要由 有功傳輸造成。網(wǎng)損和電網(wǎng)安全性都與有功潮流分布相關(guān)，但二者之間的關(guān)系未見(jiàn)分析過(guò)。 在綜合優(yōu)化建模時(shí)，應(yīng)分析網(wǎng)損與安全性之間的關(guān)系，盡量減少目標(biāo)函數(shù)中的指標(biāo)分量，以 提商優(yōu)化效率和可罪性。
[0006] 針對(duì)傳統(tǒng)優(yōu)化模型的不足，為解決電網(wǎng)安全性與發(fā)、輸電經(jīng)濟(jì)性的綜合優(yōu)化問(wèn)題， 基于前期研究成果（中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利：CN102227084B、CN103474993A)，即電網(wǎng)的映射彈性網(wǎng) 模型和電網(wǎng)的定量安全性指標(biāo)--映射彈性勢(shì)能，分析輸電經(jīng)濟(jì)性與電網(wǎng)安全性的關(guān)系， 研究"發(fā)輸電經(jīng)濟(jì)及電網(wǎng)安全綜合優(yōu)化的建模方法"，以實(shí)現(xiàn)綜合優(yōu)化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 基于電網(wǎng)的映射彈性網(wǎng)模型和映射彈性勢(shì)能，研究發(fā)現(xiàn)，電網(wǎng)的映射彈性勢(shì)能不 但可以作為電網(wǎng)安全性的定量指標(biāo)，其變化還與主網(wǎng)的網(wǎng)損變化同趨。本發(fā)明"發(fā)輸電經(jīng)濟(jì) 及電網(wǎng)安全綜合優(yōu)化的建模方法"將電網(wǎng)的映射彈性勢(shì)能納入經(jīng)濟(jì)發(fā)電優(yōu)化模型的目標(biāo)函 數(shù)，以解決發(fā)電經(jīng)濟(jì)性、輸電經(jīng)濟(jì)性以及電網(wǎng)安全性的綜合優(yōu)化的難題；省略了線(xiàn)路有功約 束條件，以提高優(yōu)化的計(jì)算效率和可靠性。IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)算例驗(yàn)證了該建模方法的合理 性。該方法對(duì)電力系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行與規(guī)劃具有現(xiàn)實(shí)意義，基于該方法的優(yōu)化模型，可得到發(fā) 輸電經(jīng)濟(jì)性和電網(wǎng)安全性同優(yōu)的發(fā)電運(yùn)行方式、電源布點(diǎn)方案和電網(wǎng)布線(xiàn)規(guī)劃方案等。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1電網(wǎng)-映射彈性網(wǎng)拓?fù)溆成?，⑴電網(wǎng)，（2)映射彈性網(wǎng)
[0009] 圖2電網(wǎng)的等效映射彈性支路
[0010] 圖3輸電線(xiàn)路等值模型
[0011] 圖4IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
[0012] 圖5發(fā)電成本、映射彈性勢(shì)能和網(wǎng)損的變化趨勢(shì)
[0013] 圖6發(fā)電方式1的電網(wǎng)-映射彈性網(wǎng)結(jié)構(gòu)
[0014] 圖7發(fā)電方式3的電網(wǎng)-映射彈性網(wǎng)結(jié)構(gòu)
[0015] 圖8發(fā)電方式5的電網(wǎng)-映射彈性網(wǎng)結(jié)構(gòu)

【具體實(shí)施方式】
[0016] 1.電網(wǎng)的映射彈性勢(shì)能
[0017] 設(shè)交流線(xiàn)路L兩端節(jié)點(diǎn)電壓t、?),.2的相位差為Θ y有功功率為匕，電抗為忽 略電阻。當(dāng)Uu、Uu變化不大時(shí)，線(xiàn)路L的功-角特性與單自由度彈性支路1的受力-形變 特性類(lèi)似，建立L和1狀態(tài)量映射關(guān)系如下

【權(quán)利要求】
1. 一種發(fā)輸電經(jīng)濟(jì)及電網(wǎng)安全綜合優(yōu)化的建模方法，該方法特征在于，包括如下步 驟： 1) 在優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)中，將主網(wǎng)的映射彈性勢(shì)能與發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（即總 發(fā)電成本）fe加權(quán)疊加，即minf= α?^+β · μΕ^，其中α、β為權(quán)重因子，滿(mǎn)足α+β = 1,0彡α彡1，〇彡β彡1，根據(jù)不同電網(wǎng)的實(shí)際情況設(shè)置，系數(shù)μ使fe、μ Eu具有近似 的數(shù)量級(jí)； 2) 步驟1)中，乃=|X+V^+C，），心二之屯，PCi、bp Ci分別為機(jī)組i的有功 /=1 i=l 出力和經(jīng)濟(jì)參數(shù)，Eu為第i條線(xiàn)路的映射彈性勢(shì)能，ng、n分別為發(fā)電機(jī)和線(xiàn)路的數(shù)量； 3) 步驟2)中，線(xiàn)路的映射彈性勢(shì)能為= 其中匕、 dp cos θ Θ ^和匕為線(xiàn)路的有功、兩端電壓的相位差和映射彈性系數(shù)，~ ; 4) 步驟3)中，若\較小，則\為線(xiàn)路電抗； 5) 優(yōu)化模型的約束條件只包括潮流等式約束和機(jī)組出力上下限約束，省略線(xiàn)路有功潮 流上下限約束； 6) 若優(yōu)化結(jié)果出現(xiàn)線(xiàn)路有功潮流越限時(shí)，則表明步驟1)中α、β的初始取值不滿(mǎn)足 電網(wǎng)安全性的實(shí)際需要，應(yīng)適當(dāng)增大β值并相應(yīng)減小α值，直至得到符合實(shí)際情況的α、 β值。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK104103023SQ201410385208
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】竺煒 申請(qǐng)人:竺煒