鬆弛節點

鬆弛節點是指大型發電機母線擔任調頻任務的位置，其電壓幅值有一定的變化範圍。研究發現，鬆弛節點的電壓水平對最佳化程式的收斂性能及最佳化結果均有較大的影響。電力市場的主要目的之一是降低電價。如何在系統當前狀態下利用先進的OPF工具，尋求發電總成本最低的運行方案是電力公司追求的主要目標。在網路拓撲和負荷水平一定的條件下，採用最佳化技術可降低發電的總成本。

基本介紹

• 中文名：鬆弛節點
• 外文名：Slack node
• 學科：電力工程
• 領域：工程技術
• 範圍：能源
• 特點：電壓幅值有一定的變化範圍

簡介

電力市場的主要目的之一是降低電價。如何在系統當前狀態下利用先進的OPF工具，尋求發電總成本最低的運行方案是電力公司追求的主要目標。在網路拓撲和負荷水平一定的條件下，採用最佳化技術可降低發電的總成本。但人們忽視了鬆弛節點電壓的變化對電力市場經濟性的影響。事實上，鬆弛節點的位置通常選擇在擔任調頻任務的大型發電機母線，其電壓幅值有一定的變化範圍。研究發現，鬆弛節點的電壓水平對最佳化程式的收斂性能及最佳化結果均有較大的影響。

所用工具只是簡單的常規潮流程式，所得結論並不具有普遍性。為此，設計了專門的常規潮流和最佳化潮流程式，首次較徹底地研究了鬆弛節點電壓對最佳化程式的收斂性能、系統的發電總成本、有功網損和無功網損的影響，得到了一些普遍性的結論。這些結論對電力公司具有積極意義和參考價值，有助於降低電力市場的總體運營成本。

最佳化工具及其計算流程

採用的最佳化工具為OPF程式在當前系統約束條件下，對目標函式尋求最優解。該問題主要涉及3個因素：控制變數、約束條件和目標函式。控制變數包括發電機組出力、可調節的變壓器抽頭、電抗器或電容器組投切組數等。約束條件包括支路潮流約束和變數約束。目標函式可以是以下4種類型中的一種：

（1）系統發電成本最低；

（2）運行成本最低（包括購電成本、輔助服務成本、修改交易計畫和調整控制變數的費用等）；

（3）網損最小；

（4）無功規劃容量成本最低。

鬆弛節點電壓對系統發電總成本的影響

（1）最佳化工具能給電力市場帶來的好處；

（2）最佳化結果受鬆弛節點電壓變化的趨勢及影響。

為研究最佳化程式在電力市場中的作用，設計了2套程式：

（1）BX型常規潮流程式；

（2）最優潮流程式。

假定鬆弛節點電壓為某個確定的數值，在相同的系統條件和運行方式下，首先用常規潮流程式計算出系統的初始潮流和相應的發電成本。具體方法是：採用BX型快速解耦算法，求得電力系統的基本可行潮流解（如有功和無功潮流及節點電壓向量），按各機組分配的有功出力計算出系統總的發電費用；同時，用OPF程式計算出系統的最佳化潮流和相應的發電成本。在此基礎上，比較最佳化前後系統發電總成本的變化。然後，改變鬆弛節點電壓的幅值，觀察最佳化前後發電總費用的變化，尋找有用的規律。

無論系統大小和鬆弛節點的電壓取什麼樣的數值，採用OPF最佳化後的發電總費用均明顯低於採用常規潮流程式所得到的發電總費用，即採用最佳化技術能降低系統的發電總成本，獲得理想的經濟效益。這一結論具有普遍性，它對處於競爭環境下的電力公司具有現實意義。

鬆弛節點電壓對系統無功網損的影響

鬆弛節點電壓對系統無功網損的影響與有功網損必定為正不同，無功網損可能出現負值，這種情況發生在IEEE14節點系統中。隨著鬆弛節點電壓幅值升高，其無功網損的絕對值也在增大。出現無功網損為負的原因主要有：無功補償容量較大、線路對地的充電功率及較低的無功負荷。在這類“容性”系統中，容易出現整個系統電壓水平偏高現象，必須引起系統操作員或市場操作員的注意。雖然我國尚未實施無功定價，但仍應系統地考慮電壓穩定、無功電源點及系統電壓水平，在此基礎上確定合理的鬆弛節點電壓的幅值及運行範圍。

相反，30節點系統的無功網損則為正值。這類 “感性”系統的無功網損隨鬆弛節點電壓的升高而明顯下降，其主要原因是距離平衡機組較近的支路中無功潮流大為減少。同時還可看出，鬆弛節點電壓對無功網損的影響要比有功網損大得多。因此，保持較高的平衡節點電壓是有利的。

總結

經濟性在電力市場中起著決定性的作用。無論系統大小和鬆弛節點電壓取何值，採用最佳化技術均能降低發電總成本和有功網損，獲得理想的經濟效益。這一結論具有普遍性，它對競爭環境下的電力公司而言具有積極意義。

鬆弛節點電壓對無功網損的影響要比有功網損大得多。對無功網損為正的系統，在保持足夠穩定性備用的前提下，應在鬆弛節點電壓儘可能高的位置上運行，以期獲得最大的經濟效益。系統規模越大，這種效益越顯著。對無功網損為負的系統，由於整個系統的電壓水平容易偏高，所以要對電壓安全和系統穩定給予更多的關注。總之，鬆弛節點電壓對最佳化程式的收斂性、系統的發電總成本、有功和無功網損都有不同程度的影響。這一問題值得在更大範圍內進一步研究。