第五章 电力市场下的最优潮流.ppt

Luglio 2003 Politecnico di Torino Luglio 2003 第五章 电力市场下的最优潮流 第一节 电力系统优化潮流技术简介 传统的电力系统经济调度模型通常寻优的变量为发电机有功出力，且模型等式约束为有功平衡方程，因而得到的结果只是有功经济分配。随着电力系统规模的扩大、运行水平的提高和计算条件的改善，人们对优化运行的分析不再局限于有功功率优化调度，而是要求全面掌握电力系统运行的潮流分布及各母线电压等变量情况，以保证能安全、可靠、经济的向用户供电。这些促使人们把优化调度和潮流计算结合起来进行分析，从而形成了在现代电力系统分析中占有重要地位的电力系统优化潮流（Optimal Power Flow）技术(简称OPF)。 第五章 电力市场下的最优潮流 第一节 电力系统优化潮流技术简介 电力系统优化潮流技术的发展，使得人们能够在优化计算中全面地考虑有功功率及无功功率的调节，准确地计入线路过负荷等安全约束问题和完整地给出优化的潮流信息，同时使得在满足安全要求之下作出电力系统优化调度方案成为可能。从本质上讲，电力系统优化潮流就是优化了的系统潮流，它是通过优化方法确定控制变量来优化状态变量，从而得到优化的潮流，因此可以说优化潮流是潮流计算的发展。另一方面，由于优化潮流所包含的不仅有发电有功功率，还有发电无功功率及母线电压等变量，因而其计及的因素比有功调度更加全面，也可说优化潮流是有功功率优化调度的发展。 第五章 电力市场下的最优潮流 第一节 电力系统优化潮流技术简介 在现代电力系统中，最优潮流已成为一个不可缺少的高级网络分析和优化工具，这主要体现在： （1）最优潮流具有极高的实用价值 从电力工业的发展及其运营角度看，最优潮流能够把电力系统的安全性和经济想融为一体，根据具体要求协调系统中的设备，因此在系统的安全运行问题变的日趋尖锐和复杂的情况下，它自然而然地成为电力系统规划设计人员、运行调度人员手中不可缺少的辅助工具，从而满足了他们的要求。 （2）最优潮流是对数学优化规划的发展 从数学模型看，最优潮流是典型的非线性数学优化、规划问题，随着系统规模的不断扩大，变量和约束条件的数目剧增，变量之间复杂的函数关系和众多的非线性约束条件使最优潮流跻身于最困难的大规模数学规划问题之列，至今仍然没有尽善尽美的算法。 第五章 电力市场下的最优潮流 第一节 电力系统优化潮流技术简介 （3）电力工业市场化改革给最优潮流提出了新的要求 20 世纪90 年代世界范围内的电力工业的市场化改革，将经济性提到了一个新的高度，给最优潮流的研究注入了强劲的动力。无论是节点实时电价的计算、输电服务价格的计算，还是无功支持辅助服务价格的计算、联络线最大传输能力的计算等等电力市场理论和实践中最为困难的工作都需要最优潮流作为理想的工具。同时，这也给最优潮流算法提出了更高的要求。 （4）最优潮流的内涵和用途在不断丰富和发展 由于电力系统控制设备的日益先进，控制手段日益多样化，而系统管理人员的优化控制目标也在不断变化中，这些都给最优潮流概念不断地注入着新的血液，深化了人们对最优潮流的认识。诸如考虑开关操作的最优潮流、基于安全校正的最优潮流、结合灵活交流输电系统模型的最优潮流、考虑环保约束的多目标最优潮流等等概念的提出都说明最优潮流所能解决问题的范畴在不断扩大。 第五章 电力市场下的最优潮流 第二节 非线性规划的最优潮流技术 2.1 非线性规划模型与库恩-塔克条件 电力网络方程是典型的非线性方程，因此，电力网络的最优潮流模型是一个典型的非线性规划模型。非线性规划可以写成如下的标准的形式： （5-1） 第五章 电力市场下的最优潮流 第二节 非线性规划的最优潮流技术 2.1 非线性规划模型与库恩-塔克条件 对于上述非线性规划问题，形成拓展的拉格朗日函数： 则Kuhn-Tucker最优性条件可以描述为： 第五章 电力市场下的最优潮流 第二节 非线性规划的最优潮流技术 2.1 非线性规划模型与库恩-塔克条件 完整的Kuhn-Tucker最优性条件 (5-10) （5-11）