第一章 绪论
1.1 最优潮流分布的简介及其应用
电力系统实际供应着现代化社会生产和生活所需的绝大部分能量,相应
地,也带来了其原材料——煤、石油等矿物燃料的大量耗费。对于这样一个大额输入、大额输出的生产系统,提高其运行效率、争取其运行优化的必要性是毋庸置疑的。事实证明,若能在保证供电的条件下减少燃料消耗,哪怕是0.1%,也将意味着全国每年能节约数以千万吨计的燃料。[1]因此,电力系统的优化运行问题长期以来一直受到电力系统工程技术人员和学者的重视,尤其是近20多年来这方面的研究成果很多,并在实践上不断取得进展。
最优化(Optimization ),指的是人们在生产过程或生活中为某个目的而选
择的一个“最好”方案或一组“得力”措施以取得“最佳”效果这样一个宏观过程。
电力系统最优运行是电力系统分析的一个重要分支,它所研究的问题主
要是在保证满足用户用电需求(即负荷需求)的前提下,如何优化地调度系统中各发电机组或发电厂的运行工况,从而使系统发电所需的总费用或所消耗的总燃料耗量达到最小,这样一个运筹决策最优的问题。从数学模型上讲一般可将之描述为非线性规划或混合非线性规划问题。
电力系统的最优潮流也称为 OPF问题(optional power flow)是指在满
足特定的系统运行和安全约束的条件下,通过调整系统中可利用控制手段(如发电机功率、变压器抽头、无功补偿设备等)实现预定目标最优的系统稳定运行状态。但随着电力系统规模的发展,一次大面积的供电中断所导致的国民经济损失将能抵消优化运行数十年所产生的累计经济效益。国外近几年的系统运行证明了这一严峻的事实,尤其是前几年的美加大停电事故,这使系统运行的安全性被提到了与经济性等同的位置,甚至要优先考虑。因此,经典经济调度方法逐渐不能满足电力系统最优运行的需要,必须考虑约束条件。此外,经典经济调度方法还有以下两个方面缺点[3]:
(1)考虑网损微增率的协调方程在理论上被认为有缺陷,即具有病态形
式。在推导它的过程中,没有反映平衡节点的作用,而且工作量大。
(2)经典经济调度方法除了可以考虑有功功率越限的约束之外,其他各
种约束条件都不便引入,而各种安全性约束是应当遵守的。
1.2 最优潮流解法的评价
尽管最优潮流完美地统一了电力系统在安全和经济两方面的要求,但由于其等式约束和不等约束条件众多,考虑的情况比较复杂,计算工作量大,占用的内存多,计算速度慢,并且存在收敛性等问题,长期以来都没能完全投入实用。不过也正因为如此,才使最优潮流成为研究的热点,吸引着众多中外电力系统工程技术人员和学者多年来孜孜不倦地探索和研究,提出了一系列的优化算法。其主要分类如下。
(1)牛顿法
(2)线性规划(LP).
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