淺析電力系統最優潮流的最新應用

陳思奇

【摘 要】本文通過介紹最優潮流的算法及其數學模型、不同目標函數下的最優潮流模型及其應用場景，來闡述它們在相關領域中的最新應用。

【關鍵詞】最優潮流；目標函數

【Abstract】In this paper，to illustrate the optimal power flow（OPF）latest applications in related fields，the OPF algorithm and its mathematical model and its model under different objective functions and its application scenarios are introduced.

【Key words】Optimal power flow；Objective function

0 引言

電力系統最優潮流是法國學者J.Carpentier在1962年提出的，其模型僅考慮基態情況下的潮流和電壓約束。O.Alsac和B.Stott在1974年提出了安全約束最優潮流，該模型同時考慮基態和預想故障約束。OPF問題是一個復雜的非線性規劃問題，要求在滿足特定的電力系統運行和安全約束下，通過調整系統中可利用控制手段實現預定目標最優的系統穩定運行狀態。發展到今天，最優潮流應用領域已十分廣泛，已是電力系統規劃和運行不可缺少的工具。針對不同的應用，OPF模型可以選擇不同的控制變量、狀態變量集合，不同的目標函數，以及不同的約束條件。目前OPF已經向大系統、實時控制、在線計算方向發展，電力市場的出現也為OPF提出了新的要求。在實時電價計算、阻塞管理、輸電費用計算、輔助費用計算等方面OPF都有應用。

1 最優潮流算法及其數學模型

最優潮流已有算法歸納起來可分為：線性規劃法、非線性規劃法、混合規劃法、智能化方法、解耦算法（或稱P-Q分解算法）等。

其變量可以分為控制變量（或稱自變量）、狀態變量（或稱被控制變量，因變量）和參數變量（或稱不可控變量）。最優潮流有各式各樣的目標函數，最常用的形式有兩種：1）系統運行成本最小；2）有功傳輸損耗最小。

3 最優潮流應用場景

隨著經濟的發展，電網規模不斷擴大，傳統的OPF已不能滿足現代的電力系統，如今，OPF主要的應用場景有交流系統、直流系統和交直流混聯系統。交流系統OPF較傳統OPF在模型和優化方法上都進行了較大的改進。而直流配電網是近些年來最新的研究熱點，在拓撲結構、理論研究和應用實踐等方面尚待研究，所以直流系統OPF目前研究較少。但隨著西電東送規模的不斷擴大，交直流混合系統網損優化具有巨大的潛力和經濟效益，并倍受關注。目前交直流系統OPF，則是通過調整直流功率改變有功潮流分布來降低全網網損的。為更清晰地了解最優潮流的最新應用情況，統計分析如表2所示。

4 結束語

隨著新能源的并網發電以及我國用電量的不斷加大，全國逐步形成一個大的互聯系統，這使得最優潮流在現代電力系統中扮有越來越重要的角色。不確定因素的增多以及用電質量要求不斷的提高，這就需要在保障供電安全的前提下，應用眾多學科的交叉性理論去分析和優化現代電力系統。通過加大科研和創新的力度，以確保我國電力系統安全穩定地能夠給廣大用戶提供高質量的電能，這是許多電力行業人員時刻需要切記的。

[1]鄭華，李暉，肖晉宇，等.大規模交直流電網最優潮流模型與算法研究[J].中國電機工程學報，2015，35（9）：2162-2169.

[2]劉愷，陳亦平，張昆，等.大型交直流并聯輸電網網損優化理論及其在南方電網中的實現[J].中國電機工程學報，2014，34（1）：130-137.

[3]劉鵬飛，韋化，李濱，等.基于哈密爾頓系統與辛算法的暫態穩定約束最優潮流[J].電網技術，2015，39（5）：1329-1336.

[4]高沁，衛志農，孫國強，等.計及線路電阻隨溫度變化影響的電力系統最優潮流[J].電力系統自動化，2015，39（16）：76-80.

[5]楊智豪，牟龍華，劉仲.含VSC-HVDC 并網風電場的電力系統最優潮流計算[J].電力系統保護與控制，2016， 44（12）：36-41.

[6]靳冰潔，張步涵，王珂.基于熵理論的電力系統最優潮流均衡度分析[J].電力系統自動化，2016，40（12）：80-86.

[7]韓通，陳艷波，韓子嬌，等.基于最優潮流的含VSC-HVDC交直流系統最大輸電能力計算[J].電力系統自動化，2016， 40（17）：113-121.

[8]孫國強，陳霜，衛志農，等.計及相關性的電——氣互聯系統概率最優潮流[J].電力系統自動化，2015，39（21）：11-17.

[9]鮑海波，韋化，郭小璇.考慮風速相關性和可調度負荷不確定性的區間最優潮流[J].中國電機工程學報，2016，36（10）：2628-2637.

[10]鮑海波，韋化，郭小璇.考慮新能源的交直流系統區間最優潮流[J].中國電機工程學報，2015，35（16）：4006-4013.

[11]劉連光，蔣智化，劉自發，等.直流配電網拓撲結構與接納分布式能源能力研究[J].電氣應用，2015，增刊：53-58.

[12]何宇斌，文云峰，戴賽，等.基于故障風險指標排序的安全約束最優潮流[J].電力系統保護與控制，2015，43（13）：52-59.

[13]何天雨，衛志農，孫國強，等.基于改進內點半定規劃算法的擬直流最優潮流[J].電網技術，2015，39（9）：2553-2558.

[責任編輯：田吉捷]