【原】交直流系统离散无功优化精确化方法的研究

2017第六届新能源发电系统技术创新大会

中国电工技术学会主办，2017年6月21-24日在河北省张北县举办，大会围绕新能源发展战略、系统关键技术、微电网及储能等重要议题展开交流。浏览会议详情和在线报名参会请长按识别二维码。

文章正文开始

国网嘉兴供电公司的研究人员张昕、章慧芸，在2017年第3期《电气技术》杂志上撰文指出，高压直流输电近年来在大容量电能传输中得到广泛的运用，其在经济性和运行特性方面有着突出的优点，利用交直流混联系统在各区域电网之间互联成为一种重要的输电方式。交直流系统的最优潮流（optimal power flow，OPF）特别是无功优化是系统的一个重要的研究方向，解决无功优化问题中的离散变量的优化问题一直是计算中的一个难点。

论文以交直流系统的节点功率平衡方程和直流网络方程为基础，结合无功优化的理论，设计出一种解决离散变量问题的内点算法，以系统网损最小为目标函数进行无功优化计算，通过两个算例，验证了该算法解决交直流系统无功优化中离散变量优化的可行性。

高压直流输电（HVDC）有着许多优点：线路造价低、杆塔结构简单、线路走廊窄、功率和能量损耗小、控制方式灵活等[1-6]，同时直流线路运行时无电容电流，其功率和电流的调节控制比较容易并且迅速，可以实现各种调节、控制，因此构架交直流并列运行系统可以弥补纯交流系统的一些不足。

鉴于上述原因，高压直流输电现已逐步在电网大容量电能传输中普及，嘉兴供电公司也承载着四条跨区直流输电线路的属地运维工作，分别是±800kV复奉线、±500kV葛南线、±500kV林枫线和±500kV宜华线[7-10]。

目前，对含HVDC的交直流混合系统（下称交直流系统）的潮流计算、最优潮流（optimal powerflow，OPF）的研究日益增多，论文着重研究了交直流系统OPF中的一个重要分支-无功优化。交直流系统无功优化问题是一个复杂的非线性整数规划问题，其控制变量中同时包含了连续变量和离散变量。

文献[11]中提出了交直流系统的OPF计算模型，文献[12]提出了交直流系统的序列二次规划法解决方案，文献[13]中将交直流系统OPF模型用于可用输电能力的计算, 文献[14]中将交直流系统OPF模型用于无功优化配置方案的计算。

但是上述论文均没有考虑离散变量的特性，以优化连续变量的思路来处理离散变量，导致虽然按照计算可以得到理论上的最优解，但实际系统中离散变量，如变压器变比、无功补偿量无法达到计算中各自变量的最优解，因此必须对离散变量进行离散化处理。论文基于内点算法，设计一种可对离散变量进行优化的方法，并通过算例进行了验证。

图1  直流输电的基本原理图

结论

文章研究了一种计算交直流系统无功优化的方法，通过算例计算分析得到文章中方法的几个特点：

1）较强的离散变量处理能力。文章中的计算方法在内点法的基础上增加了对离散变量的处理，既利用了内点法的计算快速、寻优能力强的特点，又结合罚函数的方法对离散变量进行优化，使得文章中方法有较强的离散变量处理能力。

2）算法的适应性好、数值计算稳定合理。算法对两个算例进行计算，均能得到合理的计算结果，离散变量均在各个节点上，网损均有降低。同时通过离散处理方法和连续处理方法的对比可看出，采用离散处理方法，各离散变量虽无法达到理论上的最优解，网损与连续处理方法相比较大，但是结果更贴近实际。