[发明专利]一种基于电网综合效益最优的无功接入系统模型

说明书

技术领域

本发明涉及电网规划和运行领域，尤其是一种基于电网综合效益最优的无功接入系统模型。

背景技术

无功优化是电力系统的经典问题，目的是应用数学优化方法，科学、合理地调配无功调节手段以实现满足电网运行的各项安全、经济指标。无功优化涉及到电力系统的运行，控制和规划等多个阶段，应用广泛，可以针对不同的应用选择不同的变量，不同的目标函数以及不同的约束条件。无功优化问题在电力系统的优化问题中处于基础的地位，解决无功优化问题，将对电网中的优化问题的求解起到先导作用。

从数学上看，无功优化问题的模型是一个非线性规划问题，一般为一系列等式和不等式约束条件下的最小化问题，目标函数通常为无功服务费用，网络损耗或两者的组合。从计算的角度看，无功优化为一个大规模非凸的非线性规划问题，其目标函数和约束函数都是非线性的。当将变压器分接头，并联电容器和FACTS设备考虑进模型时，无功优化问题变为一个混合整数的非线性规划问题。而且，如果考虑暂态稳定约束，无功优化问题变为一个大型微分-代数优化问题。

随着电力市场以及智能电网技术的发展，无功优化问题面临新的挑战。运行人员利用无功优化作为提供实时无功电力市场结算的工具以保证市场的公平和效率。此时，无功优化的全局最优解是运行人员所希望达到的目标，但可靠地求取全局最优解仍然是一个有挑战的题目。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电网综合效益最优的无功接入系统模型，考虑无功辅助服务费用和线损最小，应用优化手段求解最优解。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于电网综合效益最优的无功接入系统模型，数学表达式为：

x为系统的状态变量，u为控制变量，目标函数为无功源无功费用以及网损费用的总和，约束条件为物理约束和运行约束；式中C是目标函数，由两部分组成：无功辅助服务总成本和电网有功网损，C(Q_j)为无功源j的无功成本，N_g为系统中无功源的总数，P_loss系统的网络有功损耗，ρ_a为电网的有功单价。

进一步地，所述约束条件具体包括以下：

各节点有功功率和无功功率平衡约束

各发电机有功出力上下界约束

P_Gi,min≤P_Gi≤P_Gi,max；

各发电机/同步补偿及无功出力上下界约束

Q_Gi,min≤Q_Gi≤Q_Gi,max；

各节点电压幅值上下界约束

V_i,min≤V_i≤V_i,max；

各支路传输功率约束

P_lk,min≤P_lk≤P_lk,max。

本发明的有益效果是，

本发明考虑无功辅助服务费用和线损最小的最优无功调度模型，并给出了采用内点法进行优化求解最优解的过程，对于大规模复杂的线性规划问题具有很好的适应性。

具体实施方式

一种基于电网综合效益最优的无功接入系统模型，数学表达式为：

x为系统的状态变量，u为控制变量，目标函数为无功源无功费用以及网损费用的总和，约束条件为物理约束和运行约束；式中C是目标函数，由两部分组成：无功辅助服务总成本和电网有功网损，C(Q_j)为无功源j的无功成本，N_g为系统中无功源的总数，P_loss系统的网络有功损耗，ρ_a为电网的有功单价。

所述约束条件具体包括以下：

各节点有功功率和无功功率平衡约束

各发电机有功出力上下界约束

P_Gi,min≤P_Gi≤P_Gi,max；

各发电机/同步补偿及无功出力上下界约束

Q_Gi,min≤Q_Gi≤Q_Gi,max；

各节点电压幅值上下界约束