[发明专利]交直流并联输电通道功率优化分配的混合整数凸规划方法

说明书

本发明公开了交直流并联输电通道功率优化分配的混合整数凸规划方法，本方法在已制定了全网发电机组有功发电调度计划和直流输电线路有功送电计划的基础上，通过锥松弛转化和大M法等效等处理方法，对具有高度非线性的目标函数和约束条件进行凸化处理，将建立的优化模型转化为易于求解的混合整数凸规划模型，获得的交直流输电通道功率优化分配方案能够有效降低交流和直流输电通道的损耗，具有明显的经济效益，并保证了所得解在数学上的最优性，提高了优化计算的求解效率，以实现交直流互联电网的运行经济性。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种交直流并联输电通道功率优化分配的混合整数凸规划方法。

背景技术

由于能源和负荷的分布不均，远距离、大容量、超/特高压输电成为我国电网的发展趋势，南方电网、华东电网等区域电网都已形成了大型交直流互联电网格局。目前，南方电网“西电东送”通道覆盖南方五省(区)，从云南、贵州省境内开始，穿越广西全境，到达广东境内，东西跨度近2000km，每年将大量云南和贵州的电力电量送往广东，对南方五省区电力资源的优化和合理配置，以及各省区的经济社会发展发挥着重要作用。随着±800千伏滇西北特高压直流输电工程全线贯通，南方电网西电东送主通道已形成了“八交十直”的网络结构。由于各个交流通道和直流通道的输电损耗率存在一定差异，通过优化安排电网运行方式，合理安排各个直流和交流通道的输电功率以及其它电网运行状态等，能够有效降低整个输电系统的损耗电量，带来显著的经济效益。因此，在满足系统运行安全性和电能质量要求的条件下，如何根据各省网间的总电力电量交换计划，合理分配省网间各直流和交流输电通道的送电功率计划，以降低整个输电通道的功率损耗，是一个亟需解决的关键技术问题。

交直流并联输电通道功率优化分配问题是在已知各省网制订的相应省内机组发电出力计划和各个省网间总交换功率计划的前提下，确定各个省间交直流联络线路的传输功率计划，以确保在满足各个省间交流联络线断面的传输功率安全约束的前提下，使得整个输电通道上各个交流输电线路和直流输电线路的损耗之和最小。目前，交直流并联输电通道功率优化分配模型中各节点的功率平衡约束一般采用常规的交直流系统潮流计算模型，然而常规的交直流系统潮流计算模型为非线性模型；另外，考虑到直流换流站的换流变压器为可调变比的有载调压变压器，涉及到离散档位的整数变量，并且在实际工程应用中，实现直流线路功率计划是通过调节电力电子设备来完成的，太频繁的操作对设备不利，因此直流线路功率的调节次数在一定时间段内是受到限制的，且必须限制每一个输电功率状态的最小持续时间，因而要求得到的直流输电通道输电计划的是阶梯化形状的曲线。这些限制条件导致交直流并联输电通道功率优化分配模型属于混合整数非线性规划模型，求解难度大，难以得到全局最优解，而且求解速度慢。

实际工程应用中，要求最终制定出的直流功率计划曲线应该是呈阶梯状的，而目前已有的交直流并联输电通道功率的优化分配方法，没有在优化计算中直接对直流输电通道输电计划的阶梯化处理，往往是不考虑先求解优化模型得到交直流并联输电通道功率的优化分配计划，再对得到的直流输电通道输电计划进行阶梯化处理，这样得到的功率优化分配方案的优化程度往往较差，运行的经济性也较差。

另外，交直流并联输电通道功率优化分配模型中各节点的功率平衡约束一般采用常规的交直流系统潮流计算模型，涉及三角函数和二次函数的运算，为非线性规划模型，考虑到直流换流站的换流变压器变比的调节是离散档位的整数变量，且需要引入反映直流通道的输电功率状态是否发生调节的整数变量。因此，交直流并联输电通道功率的优化分配属于混合整数非线性规划模型，求解难度大，采用SBB等常用的混合整数非线性规划求解器进行求解往往很难得到最优解且难以保证所得解在数学上的最优性，而且求解速度慢。