[摘 要]潮流优化是实现可中断负荷的一种工具，文章利用最优潮流算法来解决可中断负荷的设置问题，它在考虑到了电网约束的基础上使得选择合适的中断负荷成为可能。该模型为解决一些与最优规划以及负荷中断相关的重要问题，比如提前通知中断负荷用户，短期以及长期的电价折扣，进行中断负荷管理而产生的用户成本，还有系统安全等，提供了一个可解析的架构。
　　[关键词]最优潮流，可中断负荷，需求侧管理
　　中图分类号：S175 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0239-01
　　0 引言
　　电力系统优化潮流是在满足节点有功、无功功率平衡和各种不等式约束条件下，使发电厂成本最优，一般优化潮流的数学模型很容易建立，但重点在于不等式约束的处理。目前对不等式约束较常用的处理方法有罚函数法，线性规划法以及内点法。本文讨论了如何将可中断负荷1及输电网等的约束条件较好融入最优潮流的计算当中，同时使系统的功率损耗尽可能小，通过迭代对目标函数的修正实现不等式约束的处理。
　　1 考虑可中断负荷的动态潮流优化模型
　　1.1 潮流优化的理论分析
　　等式约束条件：潮流优化是经过优化的潮流分析，故必须满足基本潮流方程。
　　不等式约束条件：潮流优化的内涵包括了系统运行的安全性及电能质量，另外可调控制变量本身也有一定的容许调节范围，为此在计算中要对控制变量以及通过潮流计算才能得到的其它量（状态变量及函数变量）的取值加以限制。这就产生了大量的不等式约束条件，例如常见的有：有功电源出力的上下限约束；可调无功电源的无功出力上下限约束；有载调压变压器变比调整范围约束；节点电压上下限约束；线路通过的最大有功潮流或无功潮流约束；线路两端节点电压相角差约束等。
　　潮流优化的数学模型因为目标函数及等式、不等式约束中的大部分约束都是变量的非线性函数，因此是一个典型的有约束的非线性规划问题。然而众所周知，传统的潮流优化模型里有很多因素尚未考虑，例如可中断负荷参与优化调度对于潮流优化的影响、无功功率的生产成本的确定等，这使得目前的潮流优化结果不尽人意。鉴于此，本文提出使用动态潮流优化考虑可中断负荷的DSM模型，相信对于目前的潮流优化有一定的修正作用。
　　1.2 考虑可中断负荷的动态潮流优化模型
　　以潮流优化作为实现可中断负荷管理的一种工具，首先我们必须确定目标函数和约束条件的具体意义，为了使ILM能够成为电力公司管理峰荷的一种有效途径，必须考虑到以下的几个问题：
　　（1）给予用户的短期折扣，即用户由于中断负荷而得到的补偿；
　　（2）负荷持续的时间；
　　（3）负荷特性及负荷成本特性，其中涉及到各种不同功率因素的负荷削减成本；
　　除此以外，目前ILM分析还引入以下一些特性：
　　（1）不同功率因素和持续削减的负荷节点上可利用的可中断负荷范围考虑到负荷削减对有功、无功潮流的等式进行修正；
　　（2）将网络约束和动态约束联系起来；
　　（3）计算给予用户实时电价折扣；
　　（4）计算从可中断负荷项目中获得的总利益；
　　（5）当可中断负荷的最优选择和电价折扣的问题解决了，就再确定从长远来看因为新建电厂的减少而带来的长期利益。
　　系统运行总投资=电厂的有功出力成本+用户削减负荷成本+新电厂建立成本+线路损耗成本+发电设备和无功补偿器的无功出力成本，
　　本文讨论了潮流优化的需求侧管理模型，特别提出的是，由于传统的潮流优化数学模型不考虑无功功率的生产成本，因此无法得到合理的无功功率价格，如果目标函数考虑了无功发电成本和无功补偿器的成本5，使用此模型，在传统潮流优化模型里引入无功发电成本和无功补偿器的成本，使全网有功和无功功率的发电成本最优化，可以大大降低发电总成本，这一点十分符合需求侧管理的要求。
　　2 建模思路与过程
　　为了解可中断负荷管理对系统运行调度的运行，本文采用一个简化的简单系统进行研究。图示为一个三节点的小型电力系统，有两个节点连接发电机，同时三个节点都带有一定量的负荷，并且可以对三个节点进行适当中断负荷的管理。
　　当节点1，2发电机出力大于三个节点的总负荷时，自然不用中断；但是当发电机的出力小于节点用户的总负荷，用上一章分析得出的结论验证出需要进行中断管理时，就需要对用户方进行中断。这种中断有几种类型，一种是事先签订好合同，设置一个合适的中断电价（一般为平时电价，）；另外一种是模仿国外的管理模式，采取分时电价，鼓励用户在用电低谷时用电。总之，这几种情况在目标函数中都能得到体现。
　　目标函数的建立思路：有两种方法建立模型，一种是使整个系统即社会总费用最小；另外一种是使发电厂收入最大化。按照前一种思想建立的目标函数应该如下：
　　发电成本+传输损失费用+中断花费+线路上的容量约束惩罚
　　（10）
　　但是按照这种做法，还有几个条件无法明确，例如发电机成本、责罚系数未知，而且对于三节点模型，在计算潮流分布时，尚不清楚将哪一个设为松弛节点，而这点对于最优中断决策来说是很重要的。所以在下文中应用第二种思路，同时也将问题进行了一些简化，在结果分析中会提到。
　　按照第二种思想建模，目标函数为下式：
　　（11）
　　其中，SRC=发电厂售电收入-发电厂发电成本
　　三个约束：运行备用约束、中断负荷量约束、潮流约束。
　　在满足一定的约束同时当这个目标函数达到最大的条件下所求得的三个节点负荷以及发电厂出力就是一个最优化的解，这时各个节点的中断量也是最优化的中断量。本次设计中拟采用软件处理这个最优化问题的，中有专门的优化工具箱，但是在实际编程时需要把目标函数进行转化，转化成6，因为函数只能处理最小值问题。同样对于各约束条件也要进行相同的形式变化。当改变中断电价和发电成本时，分别可以得到另外的一组数值，改变已知条件，对结果进行分析，可发现很明显的变化趋势。
　　3 实例分析
　　如果有某个节点的中斷比价比较低，则该节点上所中断的负荷就应相对较高，这里的相对是对于各节点的中断比价相等的情况下各节点中断负荷量而言的。因为深入考虑可知，为了让目标函数即发电厂的效益达到最大，就要尽量使中断电价高的节点多供电，而中断电价和平时电价之比小的节点削减负荷。而发电机的出力在几种情况下，变化趋势不太明显，其主要原因是在列目标函数的时候并没有考虑到发电机组等的固定成本而造成的，事实上已经出现了不符实际的情况，即求得发电机的出力很多情况下都是小于发电机的出力下限（取发电机容量的60%）的。
　　在中断电价比等其他因素不变的情况下改变发电成本，逐个对比几组数据，可以发现发电成本高的电厂会相对减少发电量，例如，在保持节点2发电厂发电成本不变（5$/MWh）的前提下，逐个改变节点1的发电机发电成本，随着两厂发电成本之差变大，会发现两个发电厂的发电量之差有增大趋势。对于表2中前三组数据也有同样的趋势。不难发现，当两个发电厂的发电成本不一样时，为了使社会效益最大化必然会让成本低的发电厂多供电。但在某些情况下这种变化趋势不是很明显，原因应该和前面所述一样，应考虑发电机组等固定资产的运行成本。
　　由以上分析易得出，在改变中断电价比和发电机发电成本这两种情况下，可以通过改进的最优潮流算法得到一组最优中断负荷值来做出正确的中断决策以保证发电厂的利益最大化，也就达到了社会效益的最大化。