基于互補(bǔ)約束的電力系統(tǒng)優(yōu)化.pdf

1、電力系統(tǒng)優(yōu)化使得電力運行、控制及規(guī)劃結(jié)果更加合理、科學(xué)和經(jīng)濟(jì)。它包括多個方面的問題，本文對其中的兩個經(jīng)典問題--無功優(yōu)化控制與潮流可解性控制進(jìn)行了深入研究。無功優(yōu)化是指當(dāng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及負(fù)荷情況給定時，在滿足約束條件的情況下，通過控制變量的優(yōu)選，使系統(tǒng)有功功率損耗最小。恢復(fù)潮流方程可解性即為通過調(diào)整相應(yīng)的控制變量，該控制變量包括：有功分量和無功分量，在滿足系統(tǒng)正常運行約束的情況下使得系統(tǒng)可以安全供電的總負(fù)荷最大。本文以非線性互補(bǔ)理論為研

2、究工具，對電力系統(tǒng)無功優(yōu)化和恢復(fù)潮流可解性問題展開了深入的探索和研究，并取得了相應(yīng)的成果。
　　 首先，提出把基于互補(bǔ)約束的全光滑牛頓算法用于含離散控制變量的電力系統(tǒng)無功優(yōu)化。該方法使用光滑松弛函數(shù)，以避免海森(Hessian)矩陣奇異，將優(yōu)化模型的一階優(yōu)化條件(Karush－Kuhn-Tucker，KKT)中的互補(bǔ)約束條件轉(zhuǎn)化為光滑非線性方程，從而把非線性優(yōu)化問題重構(gòu)成一組非線性方程組的根求解問題，并用牛頓法進(jìn)行求解。在此基礎(chǔ)

3、上，進(jìn)一步提出以離散變量的2個邊界構(gòu)造其互補(bǔ)約束條件，并將約束條件直接嵌入到牛頓法中，實現(xiàn)離散變量在優(yōu)化過程中的逐次逼近。算例表明：該無功優(yōu)化方法具有大范圍收斂性；采用互補(bǔ)約束條件處理離散變量簡單有效，能夠可靠地同時得到連續(xù)變量及離散變量的最優(yōu)解。
　　 然后，以可安全供電總負(fù)荷最大為目標(biāo)函數(shù)，以潮流方程約束及其它各種約束為約束條件，以有功分量(如發(fā)電機(jī)出力、負(fù)荷有功需求)和無功分量(如發(fā)電機(jī)無功出力、無功補(bǔ)償裝置補(bǔ)償容量)為控

4、制變量，建立了恢復(fù)潮流可解性的最優(yōu)化模型，并采用基于互補(bǔ)約束的光滑牛頓法進(jìn)行求解。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)電力系統(tǒng)有功、無功弱耦合的特性，采取有功無功解耦迭代優(yōu)化算法，以進(jìn)一步提高計算速度。針對解耦算法近似求解可能出現(xiàn)的不收斂情況，提出在解耦算法中引入全局牛頓法進(jìn)行校正，使得不滿足分解條件的系統(tǒng)也能有效收斂。多個算例表明，基于互補(bǔ)約束的光滑牛頓法可處理大的潮流不可解域空間，即幾乎對于既定網(wǎng)絡(luò)，對于任意給定的機(jī)組出力和負(fù)荷，在保證安全供電總負(fù)荷最