松弛节点

松弛节点是指大型发电机母线担任调频任务的位置，其电压幅值有一定的变化范围。研究发现，松弛节点的电压水平对优化程序的收敛性能及优化结果均有较大的影响。电力市场的主要目的之一是降低电价。如何在系统当前状态下利用先进的OPF工具，寻求发电总成本最低的运行方案是电力公司追求的主要目标。在网络拓扑和负荷水平一定的条件下，采用优化技术可降低发电的总成本。

简介电力市场的主要目的之一是降低电价。如何在系统当前状态下利用先进的OPF工具，寻求发电总成本最低的运行方案是电力公司追求的主要目标。在网络拓扑和负荷水平一定的条件下，采用优化技术可降低发电的总成本。但人们忽视了松弛节点电压的变化对电力市场经济性的影响。事实上，松弛节点的位置通常选择在担任调频任务的大型发电机母线，其电压幅值有一定的变化范围。研究发现，松弛节点的电压水平对优化程序的收敛性能及优化结果均有较大的影响。

所用工具只是简单的常规潮流程序，所得结论并不具有普遍性。为此，设计了专门的常规潮流和优化潮流程序，首次较彻底地研究了松弛节点电压对优化程序的收敛性能、系统的发电总成本、有功网损和无功网损的影响，得到了一些普遍性的结论。这些结论对电力公司具有积极意义和参考价值，有助于降低电力市场的总体运营成本1。

优化工具及其计算流程采用的优化工具为OPF程序在当前系统约束条件下，对目标函数寻求最优解。该问题主要涉及3个因素：控制变量、约束条件和目标函数。控制变量包括发电机组出力、可调节的变压器抽头、电抗器或电容器组投切组数等。约束条件包括支路潮流约束和变量约束。目标函数可以是以下4种类型中的一种：

（1）系统发电成本最低；

（2）运行成本最低（包括购电成本、辅助服务成本、修改交易计划和调整控制变量的费用等）；

（3）网损最小；

（4）无功规划容量成本最低。

松弛节点电压对系统发电总成本的影响（1）优化工具能给电力市场带来的好处；

（2）优化结果受松弛节点电压变化的趋势及影响。

为研究优化程序在电力市场中的作用，设计了2套程序：

（1）BX型常规潮流程序；

（2）最优潮流程序。

假定松弛节点电压为某个确定的数值，在相同的系统条件和运行方式下，首先用常规潮流程序计算出系统的初始潮流和相应的发电成本。具体方法是：采用BX型快速解耦算法，求得电力系统的基本可行潮流解（如有功和无功潮流及节点电压向量），按各机组分配的有功出力计算出系统总的发电费用；同时，用OPF程序计算出系统的优化潮流和相应的发电成本。在此基础上，比较优化前后系统发电总成本的变化。然后，改变松弛节点电压的幅值，观察优化前后发电总费用的变化，寻找有用的规律。

无论系统大小和松弛节点的电压取什么样的数值，采用OPF优化后的发电总费用均明显低于采用常规潮流程序所得到的发电总费用，即采用优化技术能降低系统的发电总成本，获得理想的经济效益。这一结论具有普遍性，它对处于竞争环境下的电力公司具有现实意义2。

松弛节点电压对系统无功网损的影响松弛节点电压对系统无功网损的影响与有功网损必定为正不同，无功网损可能出现负值，这种情况发生在IEEE14节点系统中。随着松弛节点电压幅值升高，其无功网损的绝对值也在增大。出现无功网损为负的原因主要有：无功补偿容量较大、线路对地的充电功率及较低的无功负荷。在这类“容性”系统中，容易出现整个系统电压水平偏高现象，必须引起系统操作员或市场操作员的注意。虽然我国尚未实施无功定价，但仍应系统地考虑电压稳定、无功电源点及系统电压水平，在此基础上确定合理的松弛节点电压的幅值及运行范围。

相反，30节点系统的无功网损则为正值。这类 “感性”系统的无功网损随松弛节点电压的升高而明显下降，其主要原因是距离平衡机组较近的支路中无功潮流大为减少。同时还可看出，松弛节点电压对无功网损的影响要比有功网损大得多。因此，保持较高的平衡节点电压是有利的。

总结经济性在电力市场中起着决定性的作用。无论系统大小和松弛节点电压取何值，采用优化技术均能降低发电总成本和有功网损，获得理想的经济效益。这一结论具有普遍性，它对竞争环境下的电力公司而言具有积极意义。

松弛节点电压对无功网损的影响要比有功网损大得多。对无功网损为正的系统，在保持足够稳定性备用的前提下，应在松弛节点电压尽可能高的位置上运行，以期获得最大的经济效益。系统规模越大，这种效益越显著。对无功网损为负的系统，由于整个系统的电压水平容易偏高，所以要对电压安全和系统稳定给予更多的关注。总之，松弛节点电压对优化程序的收敛性、系统的发电总成本、有功和无功网损都有不同程度的影响。这一问题值得在更大范围内进一步研究2。

本词条内容贡献者为:

徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学