【摘 要】
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最优潮流(Optimal Power Flow,OPF)作为电力系统运行规划的基本优化问题,对它的求解尤其是全局最优解的求解受到越来越多的重视,然而,随着智能电网和新能源产业的发展,电力系统运行变得越来越复杂,最优解的求解也越来越困难。本文在刻画最优潮流可行域的基础上,提出了最优潮流全局最优解的“长寿”特性,对该特性和全局最优解的其他特点进行了深入的研究。本文的主要内容和贡献如下:(1)提出了最优
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最优潮流(Optimal Power Flow,OPF)作为电力系统运行规划的基本优化问题,对它的求解尤其是全局最优解的求解受到越来越多的重视,然而,随着智能电网和新能源产业的发展,电力系统运行变得越来越复杂,最优解的求解也越来越困难。本文在刻画最优潮流可行域的基础上,提出了最优潮流全局最优解的“长寿”特性,对该特性和全局最优解的其他特点进行了深入的研究。本文的主要内容和贡献如下:(1)提出了最优潮流全局最优解在负荷变化过程中的“长寿”特性。最优潮流问题的多个最优解在负荷从小到大的变化过程中会依次出现、消失,其中,全局最优解在变化过程中是所有最优解中存在时间最长的最优解,是存在时负荷范围最大的最优解,是在重载条件下最后消失的最优解,是最“长寿”的最优解。本文在大量的最优解多解算例中进行验证,发现该特性在系统全部负荷变化和局部不同负荷变化的条件下均成立。(2)电力系统运行在时刻变化的条件下,为进一步验证全局最优解的该“长寿”特性,本文对系统网络拓扑做了不同的改变,如在小系统中断线、在较大系统中断、合不同数目的多条线路等,以及考虑可再生能源注入电网,刻画在这些不同的条件下负荷变化过程中系统的可行域并求解最优解,观察最优解的变化和全局最优解的特点,验证了全局最优解的“长寿”特性。此外,在不同目标函数下的不同最优解中,全局最优解在负荷变化过程中也始终是存在时间最长的最优解,是在重载条件下最后消失的最优解,是最“长寿”的最优解。(3)对于最优潮流全局最优解“长寿”特性的原因,本文从目标函数值角度对局部最优解和全局最优解所在的可行部分进行了分析,进而给出局部最优解容易消失的原因和全局最优解较为稳定不易消失的原因。此外,对于全局最优解在重载条件下的消失过程和全局最优解的全局最优性验证,本文通过可行域和收敛域以及商梯度系统的相关知识都做了进一步探究,给出了详细的说明和直观的验证。最优潮流全局最优解“长寿”特性的发现,对最优潮流求解尤其是全局最优解求解有重要意义,在未来,可以利用该性质开发求解全局最优解的确定性数值方法,较现在的数值方法更为稳定和高效。
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