[发明专利]基于线性组合的潮流方程线性化方法

说明书

本发明公开基于线性组合的潮流方程线性化方法，包括以下步骤：1)基于非线性潮流方程，依次建立线性潮流方程的通用表达式和常用表达式；2)基于线性潮流方程的常用表达式，建立减小误差后的线性潮流新方程；3)获取电网运行数据，并建立决策变量优化模型，计算得到令潮流方程线性化误差最小的决策变量；4)基于令潮流方程线性化误差最小的决策变量，更新减小误差后的线性潮流新方程，得到误差最小的最优线性近似模型。本发明所提出的潮流方程线性化新形式，相比于其他线性潮流方程，能够更加有效地降低线性化误差。并且在不同节点系统中均应用效果良好，具有较强的普适性。

技术领域

本发明涉及电力系统运行优化领域，具体是基于线性组合的潮流方程线性化方法。

背景技术

电力系统运行优化问题的求解精度和效率直接决定了电网运行的经济性和安全性。电力系统运行优化问题非凸，从理论上算法难以保证收敛。然而，电网运行优化问题的非线性特性与电力工业对电网运行优化算法的严格要求产生了矛盾：1)在诸如日前、日内经济调度及电力市场出清等应用中，需要在有限时间内求解电网运行优化问题，算法必须确保收敛，而非线性算法无法满足要求；2)实际电网的运行优化模型规模极大，商用非线性优化求解器的求解鲁棒性难以实现大规模复杂非线性优化问题的鲁棒求解。

针对以上问题，工业界和学术界提出利用线性潮流方程，降低电网运行优化模型的复杂度。该方法采用线性潮流方程替代原有的非线性潮流方程，进而实现电网运行优化模型的凸化和线性化。电力工业界广泛使用的直流潮流方程是线性潮流方程的典型代表。此外，电力市场出清对模型线性有严格的要求，目前我国省级调度中心的日前、日内发电计划及国外主要电力市场的出清模型均采用基于直流潮流方程的优化算法。本质上，基于线性潮流方程的电网运行优化方法通过牺牲一定的计算精度换取计算效率及鲁棒性的提升。然而，直流潮流方程精度较低，损失了电力系统运行的经济性。

我国交直流电网互联的新形态和电力市场改革的新形势对潮流方程近似精度提出了更高的要求：

a.我国电网交直流互联的形态逐渐形成。交直流电网运行优化的难点在于考虑非线性潮流方程的优化问题求解难度大、收敛性无法保证，而基于直流潮流方程的电网运行优化方法仅考虑有功，无法确保交直流电网无功和电压的安全。突破交直流电网运行优化问题瓶颈的关键就在于提出精度更高且内嵌无功、电压的线性潮流方程，替代直流潮流方程，在不增加过多计算负担的前提下实现有功、无功的联合优化，确保交直流电网运行的安全性和经济性。

b.我国正在推进的电力体制改革对交直流电网的运行优化及经济性分析提出了更为迫切的要求。交直流电网环境下的现货市场出清以及交直流电网的节点电价计算是下一步推进电力现货市场建设亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供基于线性组合的潮流方程线性化方法，包括以下步骤：

1)基于非线性潮流方程，依次建立线性潮流方程的通用表达式和常用表达式。

分别建立线性潮流方程的通用表达式和常用表达式的步骤如下：

1.1)建立非线性潮流方程，即：

式中，下标i和j分别为定义支路正方向的起始和终止节点。g_ij和b_ij分别为支路ij上的电导和电纳。P_ij(v,θ_ij)表示支路(i,j)上的非线性有功功率。Q_ij(v,θ_ij)表示支路(i,j)上的非线性无功功率。θ_ij为相位差。v_i、v_j分别表示节点i和节点j的电压幅值。

1.2)记与电压幅值v相关的状态变量函数为与相位差θ_ij相关的状态变量函数为Φ(θ_ij)。