[发明专利]一种基于泰勒展开的直流无功功率线性化处理方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于泰勒展开的直流无功功率线性化处理方法及系统，首先建立换流站稳态运行模型；其次，对所述换流站稳态运行模型进行变量消去及线性化处理，得到线性化换流站稳态运行模型；最后，将直流无功功率线性化方法应用于交直流互联电网的优化调度问题，建立以火电运行成本最小以及风电消纳最大化为目标的交直流互联电网安全约束优化调度模型，模型通过线性化的换流站稳态约束保证交流滤波器、换流变压器等无功设备动作的精细化建模，并考虑直流“阶梯化”运行、常规调度等约束条件，直流无功功率线性化方法准确地解决了无功设备动作的问题，并将混合整数非线性规划模型简化为混合整数线性规划模型，降低求解难度，提高计算效率。

技术领域

本发明涉及交直流互联电网优化计算领域，特别是涉及一种基于泰勒展开的直流无功功率线性化处理方法及系统。

背景技术

近年来，风电等新能源的增长速度越来越快，在未来的发展中，新能源必将成为电力供应的最主要力量。我国风电资源大多分布在西北内陆地区，当地负荷较少，风电呈现供大于求的现状，弃风率非常高。然而，我国经济中心位于东部沿海地区，当地负荷较多而资源较为匮乏。因此，实现风电的跨区外送是解决风电消纳困难的有效途径。

当前，实现风电跨区输送主要有高压直流输电(HVDC)和高压交流输电(HVAC)两种方式，由于HVDC具有功率可控、远距离输电经济性好、可实现非同步联网等优势，其得到了大力发展。近年来，关于交直流互联电网优化调度的相关研究十分多，其大都将直流功率视为一种可进行灵活调节的资源，通过调节直流功率以促进风电的消纳，并提升系统的经济性。但传统的高压直流输电换流站需要吸收大量的无功功率，使得直流功率调节的同时引起交流滤波器、换流变压器等无功设备的频繁动作，降低系统运行安全性和经济性。由于无功功率与换流站各运行变量之间存在非线性的关系，这会使得交直流互联电网优化调度问题变为混合整数非线性规划，求解难度极大，因此，相关的研究常常忽略直流无功功率的问题。

泰勒展开是进行线性化处理的最根本方式，当前已经有很多基于泰勒展开的交流潮流线性化方法，并得到了很好的推广。因此，为了解决涉及直流无功功率的优化问题，简化交直流互联电网的优化模型，降低计算难度，提高计算效率，本发明基于泰勒展开提出一种应用于优化计算领域的直流无功功率线性化处理方法，并将其应用于交直流互联电网的优化调度问题中。该方法不仅适用于交直流互联电网的优化调度问题，同时还适用于交直流互联电网的无功优化以及直流调制在线控制等领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于优化计算领域的基于泰勒展开的直流无功功率线性化处理方法及系统，以简化交直流互联电网优化问题的模型，降低求解难度，提高计算效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于泰勒展开的直流无功功率线性化处理方法，所述处理方法包括：

建立换流站稳态运行模型，准确地描述直流无功功率特性；

对所述换流站稳态运行模型进行变量消去，通过泰勒展开对其进行线性化处理，得到线性化换流站稳态运行模型，并分析线性化的误差，比较换流站稳态运行原始模型与线性化模型在直流功率、触发角变化时直流无功功率、换流变变比的计算误差，验证线性化方法的计算精度；

将该线性化方法应用于交直流互联电网优化调度，以火电运行成本最小及风电消纳最大化为目标函数，以所述线性化换流站稳态运行模型、交流滤波器动作、换流变压器动作、直流“阶梯化”运行特性以及常规调度为约束建立交直流互联电网安全约束优化调度模型；所述直流“阶梯化”运行特性约束具体包括：直流功率上下限约束、直流功率相邻时段调节约束、直流功率全天调节次数约束、直流功率调节速率约束、直流功率持续时段数约束以及直流日交易电量约束；所述常规调度约束具体包括：节点功率平衡约束、火电机组出力上下限约束、火电机组爬坡率约束、支路潮流约束、风电出力约束、正负旋转备用约束；