[发明专利]基于部分自动微分技术的电力系统潮流优化方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统的运行、分析与调度技术领域，尤其涉及一种基于部分自动微分技术的电力系统潮流优化方法。

背景技术

近年来，随着电力市场改革不断深入和并网电力设备种类不断多元化，对电力系统潮流优化方法提出了更快速、更灵活的要求。潮流优化领域广泛使用的牛顿法^[1]、逐次二次规划法^[2]、内点法^[3]等数值优化方法中，都需要计算目标函数与约束条件的雅可比矩阵和/或海森矩阵。为了获得上述矩阵，开发者不得不手动推导并实现这些导数计算公式。该手动编程方式具有以下缺点：(1)推导导数计算公式过于繁琐且易于出错；(2)将上述公式手动编程实现不易于调试；(3)需要手动维护矩阵的稀疏结构，不利于代码的可移植性；(4)当加入新设备(如FACTS与HVDC)、增减或修改约束、改变目标函数时，源代码改动频繁。

自动微分技术可以自动根据函数源代码生成其对应的导数矩阵，克服了手动编程的上述缺点和不足，与其他微分方法(如数值差分、符号微分)相比，自动微分技术避免了截断误差，对CPU时间和内存的占用都远小于上述方法。在文献[4-7]中，自动微分技术分别在电力系统潮流计算、灵敏度分析、动态仿真和潮流优化中被用来计算雅可比矩阵。基于自动微分技术的潮流优化方法具有下述优点：(1)灵活性：可以轻易实现不同目标函数、模型、约束之间的转换或修改；(2)可维护性：易于拓展或修改或重复利用已有代码，减轻了开发者的编程负担，同时方便了用户自定义模型的实现。然而，使用自动微分技术的最大问题在于处理大系统时表现出的低效性：自动微分技术占用大量的CPU时间和内存空间，成为程序性能的瓶颈。在文献[7]中，在计算大系统时，基于自动微分的潮流优化方法比手动编程慢5到10倍。然而在电力系统实际运行中，对潮流优化的计算速度有着很高的要求，因此需要一种兼备自动微分的灵活性和手动编程的高效性的潮流优化方法。

相关文献：

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发明内容