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控制与算法 ★ 5.0

基于改进等效网络近似方法的大规模输电系统分布式最优潮流

Distributed Optimal Power Flow for Bulk Transmission Grid Based on Modified Equivalent Network Approximation Method

作者 Md Shamim Hasan · Sukumar Kamalasadan
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年1月
技术分类 控制与算法
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 多区域互联电网 分布式能源 等效网络近似 潮流优化 电压控制
语言:

中文摘要

随着多区域互联电力系统的不断扩展,集中式优化算法的应用面临着越来越大的挑战。此外,分布式能源资源(DERs)接入输电网络的相关研究仍有待深入。尽管等效网络近似法(ENA)在配电网中效果显著,但其在网状输电系统中的应用却困难重重。本文提出了一种基于改进等效网络近似法(MENA)框架的大规模输电电网潮流优化方法。该方法基于序列二次规划(SQP),本质上具有分布式特性。研究将分布式能源资源纳入输电网络,并提出了一种电压控制方法,以缓解电压骤升和骤降问题。通过多个IEEE测试算例和一个大型输电网络对所提方法进行了验证。该方法的性能优于交替方向乘子法(ADMM)、交替投影法(APP)和最优电流分配控制(OCDC)等现有算法,并且在控制电压失配方面也表现出了极高的有效性。

English Abstract

Expanding multi-area interconnected power systems has made centralized optimization algorithms increasingly challenging to apply. Additionally, the integration of DERs into transmission networks remains under-explored. Although equivalent network approximations (ENA) are effective for distribution systems, their application in meshed transmission systems is difficult and challenging. This article proposes optimizing power flow in bulk power transmission grids using a modified ENA (MENA) framework. The method is based on Sequential Quadratic Programming (SQP) and is distributed in nature. DERs are incorporated into the transmission network and a voltage control methodology is proposed to mitigate voltage rise and dip events. The proposed method is validated using various IEEE test cases and an extensive transmission network. This approach outperforms existing methods such as ADMM, APP, and OCDC algorithms and has also proven highly effective in controlling voltage mismatches.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项基于改进等效网络近似方法的分布式最优潮流技术具有重要的战略价值。随着公司在全球范围内部署大规模光伏电站和储能系统,如何将分布式能源资源(DERs)有效整合到输电网络中,已成为制约新能源消纳能力的关键瓶颈。

该技术的核心价值在于解决了传统集中式优化算法在多区域互联电网中的计算复杂性问题。对于阳光电源而言,这意味着我们的光伏逆变器和储能变流器可以通过分布式协调控制,更高效地参与电网调度。特别是论文提出的电压控制方法,能够有效缓解光伏大规模并网时的电压波动问题,这与我们1+X模块化逆变器和液冷储能系统的智能控制需求高度契合。

从技术成熟度评估,该方法基于成熟的序列二次规划(SQP)算法,并在多个IEEE标准测试系统中得到验证,表明其理论基础扎实。相比ADMM等现有算法的性能优势,为实际工程应用提供了可信度。然而,从实验室到工业化应用仍存在挑战:首先是通信延迟和数据安全问题,分布式优化需要各区域间频繁信息交互;其次是与现有能量管理系统(EMS)的兼容性。

对阳光电源的战略机遇在于,可将此技术嵌入到智慧能源管理平台中,增强我们在"源网荷储"一体化解决方案中的竞争力。建议与高校合作开展工程化研究,重点验证在实际电网环境下含高比例新能源场景的适用性,为未来虚拟电厂和微电网产品提供核心算法支撑。