CN104915724B - 交直流并联输电通道功率优化分配方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交直流并联输电通道功率优化分配方法和系统，其中，所述方法包括：首先，获取各省网间的总交换功率计划以及各发电机组日前出力计划；然后，根据预先设定的交直流并联输电通道功率优化分配模型，得到各省间直流联络线的日前传输功率计划；最后，下发各省间直流联络线的日前传输功率计划至相应换流站执行。与现有技术相比，能够有效减小整个省网间交直流并联输电通道的有功损耗；同时还能够准确地满足各个省间交流联络线断面的传输功率安全约束。

Description

交直流并联输电通道功率优化分配方法和系统

技术领域

本发明涉及省级电网间交直流并联输电技术领域，尤其涉及一种交直流并联输电通道功率优化分配方法和系统。

背景技术

由于能源和负荷的分布不均，远距离、大容量、超/特高压交直流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。南方电网“西电东送”通道覆盖南方五省(区)，从云南、贵州境内开始，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。

目前，“西电东送”主通道包括8回交流输电通道和8回直流输电通道，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，能够有效降低整个输电通道的损耗电量，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，如何根据各省网已制定的发电调度计划以及各省网间的总交换功率计划，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，使得交直流联络线通道的总损耗最小(如图1所示，省网A和省网B之间通过直流联络线和交流联络线进行输电，且省网间总交换功率计划已定)。为了满足各个省间交流联络线断面的传输功率安全约束，准确地描述各个省间交流联络线传输功率与各节点注入功率之间的关系，成为求解交直流并联输电通道功率优化分配问题的关键。

目前，采用常规的交直流系统潮流计算模型可以表示各个省间交流联络线传输功率与各节点注入功率(即各发电机功率和各负荷功率)之间的关系；然而，对于制定各省间联络线日前输电功率计划问题而言，由于母线负荷预测只是预测下一天各个负荷节点的有功功率，下一天各个负荷节点的无功功率无法得到，因而无法通过常规潮流计算模型获得交流联络线功率。另外，采用直流潮流模型也可以表示各个省间交流联络线传输功率与各发电机功率及负荷功率之间的关系；然而，为了保证较好的计算精度，直流潮流模型要求交流线路两端节点电压相角差必须小于5度，而对于长度达数百公里的省间交流联络线，实际运行中线路两端节点电压相角差往往大于5度，其传输功率的计算误差太大，因而在各个省间交流联络线断面的传输功率安全约束下，常导致交直流并联输电通道功率优化分配问题无法收敛。

因此，如何在交直流并联输电通道功率优化分配中准确地计算各个省间交流联络线的传输功率，是目前亟需解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，有必要针对如何降低整个输电通道的功率损耗的问题，提供一种交直流并联输电通道功率优化分配方法和系统。

一种交直流并联输电通道功率优化分配方法，优化目标为最小化交直流并联输电通道一天的总网损电量；其中，所述优化分配方法包括如下步骤：

A、获取各省网间的总交换功率计划以及各发电机组日前出力计划；

B、根据预先设定的交直流并联输电通道功率优化分配模型，得到各省间直流联络线的日前传输功率计划；

C、下发各省间直流联络线的日前传输功率计划至相应换流站执行；

其中，所述交直流并联输电通道功率优化分配模型的约束条件包括各省网间的总交换功率计划约束、每个直流联络线路的传输功率上下限约束、省网间交流联络线输电断面的传输功率安全约束和直流线路一天内的功率调节次数限制约束。

所述的交直流并联输电通道功率优化分配方法，其中，所述步骤B中交直流并联输电通道功率优化分配模型描述如下：

其中，T表示调度周期总的时段数，ΔT表示每个时段的时间长度；P_Lal,t(P_dIk,t)表示第l个交流联络线t时段的有功损耗，P_Ldk,t(P_dIk,t)表示第k个直流联络线t时段的有功损耗，p_k为直流线路的运行极数，U_dNk为直流线路k的额定电压，R_dk为直流线路k的单极电阻；N_ac、N_dc分别为整个省网间交直流并联输电通道包含的交流联络线总条数和直流联络线总条数，P_dIk,t为第k个直流联络线t时段的逆变侧直流功率；

P_∑s,t为省网s在t时段的总电力交换计划值，P_sal,t(P_dIk,t)为省网s与外网连接的交流联络线l在t时段的输电功率，P_sdk,t(P_dIk,t)为省网s与外网连接的直流联络线k在t时段的输电功率，N_sa和N_sd分别为省网s与外网连接的交流联络线总条数和直流联络线总条数；

P_dk 和分别为直流联络线k传输功率的下限和上限；P_lij,t为第m个省间交流联络输电断面中节点i与节点j之间线路l在t时段传输的有功功率，E_m表示第m个输电断面包含的交流线路集合，P_Em 和分别为第m个省间交流联络线输电断面传输功率的安全下限和上限；

u_k,t是0-1决策变量，表示直流输电线路k在t时段是否调整了线路功率，当u_k,t＝1时，表示直流线路k在t时段调整线路功率，则直流线路k在t时段的逆变侧功率为P_dIk,t，当u_k,t＝0时，表示直流线路k在t时段不调整线路功率，即直流线路k在t时段的逆变侧功率为P_dIk,t＝P_dIk,(t-1)，C_k为直流线路k在调度周期T内允许的功率调节次数。

所述的交直流并联输电通道功率优化分配方法，其中，所述步骤B中交直流并联输电通道功率优化分配模型中将换流站直流侧功率当成换流站交流母线节点的注入功率，控制变量为各直流联络线的逆变侧直流功率，整流侧功率可由逆变侧功率和直流电压表示。

所述的交直流并联输电通道功率优化分配方法，其中，所述步骤B中交直流并联输电通道功率优化分配模型中交流联络线传输有功功率采用纯有功交流潮流模型描述，因而模型进一步包括：

其中，V_i,t、V_j,t为t时段交流线路l两端节点i、j的电压，G_ij和B_ij分别为节点导纳矩阵i行j列元素的实部和虚部，θ_ij,t为t时段交流线路l两端节点i、j的电压相角差；

P_Gi,t、P_Li,t、P_Di,t分别为节点i在t时段的发电有功、负荷有功和直流有功，n为电网的总节点数，第n个节点为电网的参考节点，相角恒定为0度；

V_i 和为节点电压的下限和上限，P_Gn 和为参考节点发电机有功出力的下限和上限。

所述的交直流并联输电通道功率优化分配方法，其中，所述步骤B中交直流并联输电通道功率优化分配模型中交流联络线有功损耗表示如下：P_Lal,t＝(V_i,t ²+V_j,t ²)g_lij-2V_{i, t}V_j,tg_lijcosθ_ij,t t＝1,2,…T；

其中，P_Lal,t为交流线路l在t时段的有功损耗，g_lij为交流线路l的支路电导。

一种交直流并联输电通道功率优化分配系统，优化目标为最小化交直流并联输电通道一天的总网损电量；其中，包括：

获取单元，用于获取各省网间的总交换功率计划以及各发电机组日前出力计划；

计算单元，用于根据预先设定的交直流并联输电通道功率优化分配模型，得到各省间直流联络线的日前传输功率计划；

执行单元，用于下发各省间直流联络线的日前传输功率计划至相应换流站执行；

其中，所述交直流并联输电通道功率优化分配模型的约束条件包括各省网间的总交换功率计划约束、每个直流联络线路的传输功率上下限约束、省网间交流联络线输电断面的传输功率安全约束和直流线路一天内的功率调节次数限制约束。

所述的交直流并联输电通道功率优化分配系统，其中，所述计算单元中交直流并联输电通道功率优化分配模型描述如下：

其中，T表示调度周期总的时段数，ΔT表示每个时段的时间长度；P_Lal,t(P_dIk,t)表示第l个交流联络线t时段的有功损耗，P_Ldk,t(P_dIk,t)表示第k个直流联络线t时段的有功损耗，p_k为直流线路的运行极数，U_dNk为直流线路k的额定电压，R_dk为直流线路k的单极电阻；N_ac、N_dc分别为整个省网间交直流并联输电通道包含的交流联络线总条数和直流联络线总条数，P_dIk,t为第k个直流联络线t时段的逆变侧直流功率；

P_∑s,t为省网s在t时段的总电力交换计划值，P_sal,t(P_dIk,t)为省网s与外网连接的交流联络线l在t时段的输电功率，P_sdk,t(P_dIk,t)为省网s与外网连接的直流联络线k在t时段的输电功率，N_sa和N_sd分别为省网s与外网连接的交流联络线总条数和直流联络线总条数；

P_dk 和分别为直流联络线k传输功率的下限和上限；P_lij,t为第m个省间交流联络输电断面中节点i与节点j之间线路l在t时段传输的有功功率，E_m表示第m个输电断面包含的交流线路集合，P_Em 和分别为第m个省间交流联络线输电断面传输功率的安全下限和上限；

u_k,t是0-1决策变量，表示直流输电线路k在t时段是否调整了线路功率，当u_k,t＝1时，表示直流线路k在t时段调整线路功率，则直流线路k在t时段的逆变侧功率为P_dIk,t，当u_k,t＝0时，表示直流线路k在t时段不调整线路功率，即直流线路k在t时段的逆变侧功率为P_dIk,t＝P_dIk,(t-1)，C_k为直流线路k在调度周期T内允许的功率调节次数。

所述的交直流并联输电通道功率优化分配系统，其中，所述计算单元中交直流并联输电通道功率优化分配模型中将换流站直流侧功率当成换流站交流母线节点的注入功率，控制变量为各直流联络线的逆变侧直流功率，整流侧功率可由逆变侧功率和直流电压表示。

所述的交直流并联输电通道功率优化分配系统，其中，所述计算单元中交直流并联输电通道功率优化分配模型中交流联络线传输有功功率采用纯有功交流潮流模型描述，因而模型进一步包括：

其中，V_i,t、V_j,t为t时段交流线路l两端节点i、j的电压，G_ij和B_ij分别为节点导纳矩阵i行j列元素的实部和虚部，θ_ij,t为t时段交流线路l两端节点i、j的电压相角差；

P_Gi,t、P_Li,t、P_Di,t分别为节点i在t时段的发电有功、负荷有功和直流有功，n为电网的总节点数，第n个节点为电网的参考节点，相角恒定为0度；

V_i 和为节点电压的下限和上限，P_Gn 和为参考节点发电机有功出力的下限和上限。

所述的交直流并联输电通道功率优化分配系统，其中，所述计算单元中交直流并联输电通道功率优化分配模型中交流联络线有功损耗表示如下：P_Lal,t＝(V_i,t ²+V_j,t ²)g_lij-2V_i,tV_j,tg_lijcosθ_ij,t t＝1,2,…T；

其中，P_Lal,t为交流线路l在t时段的有功损耗，g_lij为交流线路l的支路电导。

有益效果

本发明的交直流并联输电通道功率优化分配方法和系统，与现有技术相比有如下优点：

1)能够有效减小整个省网间交直流并联输电通道的有功损耗；

2)能够准确地满足各个省间交流联络线断面的传输功率安全约束。

附图说明

图1为省网间交直流并联输电的示意图。

图2为本发明的交直流并联输电通道功率优化分配方法的流程图。

图3为本发明的交直流并联输电通道功率优化分配方法的第一实施例中2013年底的南方电网主网架结构的示意图。

图4为本发明的交直流并联输电通道功率优化分配方法的第一实施例中各个省网的总电力交换计划的示意图。

图5为本发明的交直流并联输电通道功率优化分配方法的第一实施例中各个省间直流联络线路的基本特性参数的示意图。

图6为本发明的交直流并联输电通道功率优化分配方法的第一实施例中四大省间500kV交流输电断面的安全极限的示意图。

图7为本发明的交直流并联输电通道功率优化分配方法的第一实施例中优化前后整个交直流输电通道的总损耗变化曲线的对比的示意图。

图8为本发明的交直流并联输电通道功率优化分配方法的第一实施例中通道优化分配方案与优化前方案对应的直流联络线功率比较的示意图。

图9为本发明的交直流并联输电通道功率优化分配系统的结构框图。

具体实施方式

目前，省网间交直流并联输电通道功率优化分配计划由整个区域电网的网级调度控制中心制定，网级调度控制中心往往是根据各网省间的总电力交换计划，再结合运行经验在满足各省间交流联络断面的传输功率安全约束前提下来编制各直流通道和交流通道的日前传输功率计划，经济性考虑不足。或者是采用直流潮流模型根据各发电机功率、负荷功率及直流线路功率计算各个省间交流联络线传输功率，进行各省间交流联络断面的安全校核。上述技术存在的缺点是：根据运行经验编制省网间交流和直流通道的输电功率计划对于经济性的考虑不足。而采用直流潮流模型表示各个省间交流联络线传输功率与各发电机功率、负荷功率及直流线路功率之间的关系，对于长距离省间交流联络线功率的计算误差太大，常导致在各个省间交流联络线断面的传输功率安全约束下，交直流并联输电通道功率优化分配问题无法收敛。

本发明提出一种交直流并联输电通道功率优化分配方法和系统，所构建的交直流并联输电通道功率优化分配模型是在已知各个省网间总交换功率计划和各省调已制订的相应省内机组发电出力计划的前提下，在满足各省间交流联络线输电断面的传输功率安全约束的前提下，获得各个省间直流联络线和交流联络线的传输功率计划，充分发挥各省间交直流输电通道之间的协同优化调度能力，以降低各个交直流并联输电通道的总有功损耗，提高交直流并联输电通道功率优化分配方案的经济性。优化模型中采用纯有功交流潮流模型描述省间交流联络线输电功率与各发电机组出力和直流线路功率之间的关系。

请参阅图2，其为本发明的交直流并联输电通道功率优化分配方法的流程图。如图所示，所述交直流并联输电通道功率优化分配方法包括以下步骤：

S100、获取各省网间的总交换功率计划以及各发电机组日前出力计划；

S200、根据预先设定的交直流并联输电通道功率优化分配模型，得到各省间直流联络线的日前传输功率计划；

S300、下发各省间直流联络线的日前传输功率计划至相应换流站执行。

而所述交直流并联输电通道功率优化分配模型为本发明的关键所在，其在已知各省调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的交流联络线输电断面的传输功率安全约束的前提下，使得整个交直流输电通道的总损耗最小。

在本发明较佳实施例中，所述交直流并联输电通道功率优化分配模型的优化目标为最小化整个交直流并联输电通道一天的总网损电量，约束条件包括每个省网的总交换功率计划约束、每个直流联络线路的传输功率上下限约束、省网间交流联络线输电断面的传输功率安全约束、直流线路一天内的功率调节次数限制约束，控制变量为各直流联络线的逆变侧直流功率。

描述如下：

其中，T表示调度周期总的时段数，ΔT表示每个时段的时间长度；P_Lal,t(P_dIk,t)表示第l个交流联络线t时段的有功损耗，P_Ldk,t(P_dIk,t)表示第k个直流联络线t时段的有功损耗，p_k为直流线路的运行极数，U_dNk为直流线路k的额定电压，R_dk为直流线路k的单极电阻；N_ac、N_dc分别为整个省网间交直流并联输电通道包含的交流联络线总条数和直流联络线总条数，P_dIk,t为第k个直流联络线t时段的逆变侧直流功率；

P_∑s,t为省网s在t时段的总电力交换计划值，P_sal,t(P_dIk,t)为省网s与外网连接的交流联络线l在t时段的输电功率，P_sdk,t(P_dIk,t)为省网s与外网连接的直流联络线k在t时段的输电功率，N_sa和N_sd分别为省网s与外网连接的交流联络线总条数和直流联络线总条数；

P_dk 和分别为直流联络线k传输功率的下限和上限；P_lij,t为第m个省间交流联络输电断面中节点i与节点j之间线路l在t时段传输的有功功率，E_m表示第m个输电断面包含的交流线路集合，P_Em 和分别为第m个省间交流联络线输电断面传输功率的安全下限和上限；

u_k,t是0-1决策变量，表示直流输电线路k在t时段是否调整了线路功率，当u_k,t＝1时，表示直流线路k在t时段调整线路功率，则直流线路k在t时段的逆变侧功率为P_dIk,t，当u_k,t＝0时，表示直流线路k在t时段不调整线路功率，即直流线路k在t时段的逆变侧功率为P_dIk,t＝P_dIk,(t-1)，C_k为直流线路k在调度周期T内允许的功率调节次数。

在本实施例中，以15min为一个时段，则T＝96，ΔT＝1/4h。

式(2)表示的省网与外网的总交换功率计划约束和式(4)表示的交流联络线断面传输功率的安全约束，都包含了省间交流联络线输电功率的计算，显然，如何获得省间交流联络线输电功率与各发电机组出力和直流线路功率之间的关系是模型求解的关键，由于直流潮流模型对于长距离省间交流联络线功率的计算误差太大，本发明采用纯有功交流潮流模型进行描述，如下式(6)所示，模型中忽略了换流站的有功损耗，将换流站直流侧功率当成换流站交流母线节点的注入功率，本发明决策变量采用直流线路的逆变侧功率，整流侧功率可由逆变侧功率和直流电压表示。

其中，V_i,t、V_j,t为t时段交流线路l两端节点i、j的电压，G_ij和B_ij分别为节点导纳矩阵i行j列元素的实部和虚部，θ_ij,t为t时段交流线路l两端节点i、j的电压相角差；

P_Gi,t、P_Li,t、P_Di,t分别为节点i在t时段的发电有功、负荷有功和直流有功，n为电网的总节点数，第n个节点为电网的参考节点，相角恒定为0度；

V_i 和为节点电压的下限和上限，P_Gn 和为参考节点发电机有功出力的下限和上限。

同理，目标函数中的交流联络线有功损耗可根据纯有功交流潮流模型表示如下：

P_Lal,t＝(V_i,t ²+V_j,t ²)g_lij-2V_i,tV_j,tg_lijcosθ_ij,t t＝1,2,…T (7)

式中，P_Lal,t为交流线路l在t时段的有功损耗，g_lij为交流线路l的支路电导。

下面通过一个具体的例子来验证本发明的交直流并联输电通道功率优化分配方法。

以南方电网2013年10月26日数据为例进行仿真试验，分析本发明提出的省网间交直流并联输电通道功率优化分配方法的效果。2013年底的南方电网主网架结构如图3，整个交直流并联输电通道包括8回交流输电通道和7回直流输电通道(将“溪洛渡——从西”同塔双回直流输电线路合并为1回)，其中，云南送出断面共有3条直流输电电路和4条交流输电线路，贵州送出断面共有2条直流输电电路和5条交流输电线路，广东送入断面共有7条直流输电线路和8条交流输电线路。各个省网的总电力交换计划曲线如图4。各个直流输电线路一天允许的功率调节次数均取为8。各节点电压上下限取为1.1p.u.和0.8p.u.。选定龙滩1#发电机端节点为电网的参考节点。

请继续参阅图5和图6，图5中显示了各个省间直流联络线路的基本特性参数，图6为四大省间500kV交流输电断面的安全极限的示意图。在获得各个省网的机组发电计划的基础上，求解本发明提出的省网间交直流并联输电通道功率优化分配模型，得到优化后一天整个交直流并联输电通道的总损耗曲线与优化前比较如图7所示，可以看到，通过对各个交直流并联输电通道进行功率优化分配后，各个调度时段整个输电通道的总网损都有所下降，整个输电通道一天的网损电量由协调前14926MWh降为8227MWh。从而验证了本发明提出的省网间交直流并联输电通道功率优化分配方法的有效性及经济性。

交直流并联输电通道输电功率优化分配方案对应的直流联络线功率如图8所示(其中，虚线代表优化前，实线代表优化后)。依据图5所列6条直流线路输电特性，根据直流线路有功损耗计算公式，线路电阻越小、额定电压越大，则直流线路的有功损耗越小。从图8可以看出，优化后，线路电阻偏大的天广直流和兴安直流这2条线路传输功率都有不同程度的减小，而线路电阻偏小的高肇直流和牛从直流这2条线路传输功率都有不同程度的增加，以降低整个省间输电通道的有功损耗；对于线路电阻相等楚穗直流和普桥直流，优化前楚穗直流的传输功率较大，普桥直流的传输功率较小，而优化后楚穗直流的传输功率减小、普桥直流的传输功率增大，两个线路的传输功率比较接近，这是因为直流线路有功损耗与传输功率的平方成正比，两个线路的传输功率接近有利于降低整个省间输电通道的有功损耗。

交直流并联输电通道输电功率优化分配方案对应的省间交流联络线断面总功率中，四大省间500kV交流联络线断面传输功率都在安全约束范围内。同时优化后广东交流送入断面的总功率增加，在满足省间总电力交换计划不变的情况下，送入广东直流联络线的总功率必然减少，这也有利于减少整个输电通道交直流联络线总损耗。同时也说明了所提交直流并联输电通道功率优化分配方法的有效性及合理性。

相对于上述方法，本发明还提供了一种交直流并联输电通道功率优化分配系统，优化目标为最小化交直流并联输电通道一天的总网损电量；如图9所示，其包括：

获取单元100，用于获取各省网间的总交换功率计划以及各发电机组日前出力计划；

计算单元200，用于根据预先设定的交直流并联输电通道功率优化分配模型，得到各省间直流联络线的日前传输功率计划；

执行单元300，用于下发各省间直流联络线的日前传输功率计划至相应换流站执行；

其中，所述交直流并联输电通道功率优化分配模型的约束条件包括各省网间的总交换功率计划约束、每个直流联络线路的传输功率上下限约束、省网间交流联络线输电断面的传输功率安全约束和直流线路一天内的功率调节次数限制约束。

进一步地，所述的交直流并联输电通道功率优化分配系统中，所述计算单元中交直流并联输电通道功率优化分配模型描述如下：

其中，T表示调度周期总的时段数，ΔT表示每个时段的时间长度；P_Lal,t(P_dIk,t)表示第l个交流联络线t时段的有功损耗，P_Ldk,t(P_dIk,t)表示第k个直流联络线t时段的有功损耗，p_k为直流线路的运行极数，U_dNk为直流线路k的额定电压，R_dk为直流线路k的单极电阻；N_ac、N_dc分别为整个省网间交直流并联输电通道包含的交流联络线总条数和直流联络线总条数，P_dIk,t为第k个直流联络线t时段的逆变侧直流功率；

P_∑s,t为省网s在t时段的总电力交换计划值，P_sal,t(P_dIk,t)为省网s与外网连接的交流联络线l在t时段的输电功率，P_sdk,t(P_dIk,t)为省网s与外网连接的直流联络线k在t时段的输电功率，N_sa和N_sd分别为省网s与外网连接的交流联络线总条数和直流联络线总条数；

P_dk 和分别为直流联络线k传输功率的下限和上限；P_lij,t为第m个省间交流联络输电断面中节点i与节点j之间线路l在t时段传输的有功功率，E_m表示第m个输电断面包含的交流线路集合，P_Em 和分别为第m个省间交流联络线输电断面传输功率的安全下限和上限；

u_k,t是0-1决策变量，表示直流输电线路k在t时段是否调整了线路功率，当u_k,t＝1时，表示直流线路k在t时段调整线路功率，则直流线路k在t时段的逆变侧功率为P_dIk,t，当u_k,t＝0时，表示直流线路k在t时段不调整线路功率，即直流线路k在t时段的逆变侧功率为P_dIk,t＝P_dIk,(t-1)，C_k为直流线路k在调度周期T内允许的功率调节次数。

进一步地，所述的交直流并联输电通道功率优化分配系统中，所述计算单元中交直流并联输电通道功率优化分配模型中将换流站直流侧功率当成换流站交流母线节点的注入功率，控制变量为各直流联络线的逆变侧直流功率，整流侧功率可由逆变侧功率和直流电压表示。

更进一步地，所述的交直流并联输电通道功率优化分配系统中，所述计算单元中交直流并联输电通道功率优化分配模型进一步包括：

其中，V_i,t、V_j,t为t时段交流线路l两端节点i、j的电压，G_ij和B_ij分别为节点导纳矩阵i行j列元素的实部和虚部，θ_ij,t为t时段交流线路l两端节点i、j的电压相角差；

P_Gi,t、P_Li,t、P_Di,t分别为节点i在t时段的发电有功、负荷有功和直流有功，n为电网的总节点数，第n个节点为电网的参考节点，相角恒定为0度；

V_i 和为节点电压的下限和上限，P_Gn 和为参考节点发电机有功出力的下限和上限。

另外，所述计算单元中交直流并联输电通道功率优化分配模型中交流联络线有功损耗表示如下：P_Lal,t＝(V_i,t ²+V_j,t ²)g_lij-2V_i,tV_j,tg_lijcosθ_ij,t t＝1,2,…T；

其中，P_Lal,t为交流线路l在t时段的有功损耗，g_lij为交流线路l的支路电导。

综上所述，本发明的交直流并联输电通道功率优化分配方法和系统在已制定了各省网发电机组日前有功调度计划和各个省网间总交换功率计划的基础上，通过求解本发明提出的交直流并联输电通道功率优化分配模型，模型中采用纯有功交流潮流模型描述交流联络线输电功率与各发电机组出力和直流线路功率之间的关系，以获得各省间直流通道和交流通道的传输功率计划，既能够满足各个省间交流联络线断面的传输功率安全约束，并有效地减小各个交直流并联输电通道的总有功损耗，具有明显的经济效益。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种交直流并联输电通道功率优化分配方法，优化目标为最小化交直流并联输电通道一天的总网损电量；其特征在于：所述优化分配方法包括如下步骤：

A、获取各省网间的总交换功率计划以及各发电机组日前出力计划；

B、根据预先设定的交直流并联输电通道功率优化分配模型，得到各省间直流联络线的日前传输功率计划；

C、下发各省间直流联络线的日前传输功率计划至相应换流站执行；

其中，所述交直流并联输电通道功率优化分配模型的约束条件包括各省网间的总交换功率计划约束、每个直流联络线路的传输功率上下限约束、省网间交流联络线输电断面的传输功率安全约束和直流线路一天内的功率调节次数限制约束；

所述步骤B中交直流并联输电通道功率优化分配模型描述如下：

其中，T表示调度周期总的时段数，ΔT表示每个时段的时间长度；P_Lal,t(P_dIk,t)表示第l个交流联络线t时段的有功损耗，P_Ldk,t(P_dIk,t)表示第k个直流联络线t时段的有功损耗，p_k为直流线路的运行极数，U_dNk为直流线路k的额定电压，R_dk为直流线路k的单极电阻；N_ac、N_dc分别为整个省网间交直流并联输电通道包含的交流联络线总条数和直流联络线总条数，P_dIk,t为第k个直流联络线t时段的逆变侧直流功率；

P_∑s,t为省网s在t时段的总电力交换计划值，P_sal,t(P_dIk,t)为省网s与外网连接的交流联络线l在t时段的输电功率，P_sdk,t(P_dIk,t)为省网s与外网连接的直流联络线k在t时段的输电功率，N_sa和N_sd分别为省网s与外网连接的交流联络线总条数和直流联络线总条数；

P_dk 和分别为直流联络线k传输功率的下限和上限；P_lij,t为第m个省间交流联络输电断面中节点i与节点j之间线路l在t时段传输的有功功率，E_m表示第m个输电断面包含的交流线路集合，P_{E m}和分别为第m个省间交流联络线输电断面传输功率的安全下限和上限；

u_k,t是0-1决策变量，表示直流输电线路k在t时段是否调整了线路功率，当u_k,t＝1时，表示直流线路k在t时段调整线路功率，则直流线路k在t时段的逆变侧功率为P_dIk,t，当u_k,t＝0时，表示直流线路k在t时段不调整线路功率，即直流线路k在t时段的逆变侧功率为P_dIk,t＝P_dIk,(t-1)，C_k为直流线路k在调度周期T内允许的功率调节次数。

2.根据权利要求1所述的交直流并联输电通道功率优化分配方法，其特征在于：所述步骤B中交直流并联输电通道功率优化分配模型中将换流站直流侧功率当成换流站交流母线节点的注入功率，控制变量为各直流联络线的逆变侧直流功率，整流侧功率可由逆变侧功率和直流电压表示。

3.根据权利要求2所述的交直流并联输电通道功率优化分配方法，其特征在于：所述步骤B中交直流并联输电通道功率优化分配模型进一步包括：

其中，V_i,t、V_j,t为t时段交流线路l两端节点i、j的电压，G_ij和B_ij分别为节点导纳矩阵i行j列元素的实部和虚部，θ_ij,t为t时段交流线路l两端节点i、j的电压相角差；

P_Gi,t、P_Li,t、P_Di,t分别为节点i在t时段的发电有功、负荷有功和直流有功，n为电网的总节点数，第n个节点为电网的参考节点，相角恒定为0度；

V _i和为节点电压的下限和上限，P_{G n}和为参考节点发电机有功出力的下限和上限。

4.根据权利要求2所述的交直流并联输电通道功率优化分配方法，其特征在于：所述步骤B中交直流并联输电通道功率优化分配模型中交流联络线有功损耗表示如下：P_Lal,t＝(V_i,t ²+V_j,t ²)g_lij-2V_i,tV_j,tg_lijcosθ_ij,t t＝1,2,…T；

其中，P_Lal,t为交流线路l在t时段的有功损耗，g_lij为交流线路l的支路电导。

5.一种交直流并联输电通道功率优化分配系统，优化目标为最小化交直流并联输电通道一天的总网损电量；其特征在于：包括：

获取单元，用于获取各省网间的总交换功率计划以及各发电机组日前出力计划；

计算单元，用于根据预先设定的交直流并联输电通道功率优化分配模型，得到各省间直流联络线的日前传输功率计划；

执行单元，用于下发各省间直流联络线的日前传输功率计划至相应换流站执行；

其中，所述交直流并联输电通道功率优化分配模型的约束条件包括各省网间的总交换功率计划约束、每个直流联络线路的传输功率上下限约束、省网间交流联络线输电断面的传输功率安全约束和直流线路一天内的功率调节次数限制约束；

所述计算单元中交直流并联输电通道功率优化分配模型描述如下：

其中，T表示调度周期总的时段数，ΔT表示每个时段的时间长度；P_Lal,t(P_dIk,t)表示第l个交流联络线t时段的有功损耗，P_Ldk,t(P_dIk,t)表示第k个直流联络线t时段的有功损耗，p_k为直流线路的运行极数，U_dNk为直流线路k的额定电压，R_dk为直流线路k的单极电阻；N_ac、N_dc分别为整个省网间交直流并联输电通道包含的交流联络线总条数和直流联络线总条数，P_dIk,t为第k个直流联络线t时段的逆变侧直流功率；

P_∑s,t为省网s在t时段的总电力交换计划值，P_sal,t(P_dIk,t)为省网s与外网连接的交流联络线l在t时段的输电功率，P_sdk,t(P_dIk,t)为省网s与外网连接的直流联络线k在t时段的输电功率，N_sa和N_sd分别为省网s与外网连接的交流联络线总条数和直流联络线总条数；

P_dk 和分别为直流联络线k传输功率的下限和上限；P_lij,t为第m个省间交流联络输电断面中节点i与节点j之间线路l在t时段传输的有功功率，E_m表示第m个输电断面包含的交流线路集合，P_Em 和分别为第m个省间交流联络线输电断面传输功率的安全下限和上限；

u_k,t是0-1决策变量，表示直流输电线路k在t时段是否调整了线路功率，当u_k,t＝1时，表示直流线路k在t时段调整线路功率，则直流线路k在t时段的逆变侧功率为P_dIk,t，当u_k,t＝0时，表示直流线路k在t时段不调整线路功率，即直流线路k在t时段的逆变侧功率为P_dIk,t＝P_dIk,_(t-1)，C_k为直流线路k在调度周期T内允许的功率调节次数。

6.根据权利要求5所述的交直流并联输电通道功率优化分配系统，其特征在于：所述计算单元中交直流并联输电通道功率优化分配模型中将换流站直流侧功率当成换流站交流母线节点的注入功率，控制变量为各直流联络线的逆变侧直流功率，整流侧功率可由逆变侧功率和直流电压表示。

7.根据权利要求6所述的交直流并联输电通道功率优化分配系统，其特征在于：所述计算单元中交直流并联输电通道功率优化分配模型进一步包括：

其中，V_i,t、V_j,t为t时段交流线路l两端节点i、j的电压，G_ij和B_ij分别为节点导纳矩阵i行j列元素的实部和虚部，θ_ij,t为t时段交流线路l两端节点i、j的电压相角差；

P_Gi,t、P_Li,t、P_Di,t分别为节点i在t时段的发电有功、负荷有功和直流有功，n为电网的总节点数，第n个节点为电网的参考节点，相角恒定为0度；

V_i 和为节点电压的下限和上限，P_{G n}和为参考节点发电机有功出力的下限和上限。

8.根据权利要求6所述的交直流并联输电通道功率优化分配系统，其特征在于：所述计算单元中交直流并联输电通道功率优化分配模型中交流联络线有功损耗表示如下：P_Lal,t＝(V_i,t ²+V_j,t ²)g_lij-2V_i,tV_j,tg_lijcosθ_ij,t t＝1,2,…T；

其中，P_Lal,t为交流线路l在t时段的有功损耗，g_lij为交流线路l的支路电导。