(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111402726.4 (22)申请日 2021.11.24 (71)申请人 中国电建集团华 东勘测设计 研究院 有限公司 地址 310014 浙江省杭州市潮王路2 2号 (72)发明人 张磊　高天乐　姜贞强　袁建平　 周胡　陆艳艳　翁云山　林子义　 (74)专利代理 机构 浙江杭州金通专利事务所有 限公司 3 3100 代理人 刘晓春 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) H02J 3/46(2006.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 基于二阶锥凸松弛的海上风电场静态工况 出力优化方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于二阶锥凸松弛的海 上风电场静态工况出力优化方法。 这种方法建立 风电场静态工况的最优潮流模型， 重点研究风场 在风速一定情况下潮流优化所涉及的约束条件 以及目标函数等方面的内容。 考虑最优潮流过程 中所涉及的电网稳定要求与安全裕度、 各线路容 量限制、 各节点电压模值范围、 无功设备容量及 风机能力等内容， 调节风场的设备运行状态， 改 善潮流， 减少有功损耗， 开展 风电场总发电量、 线 路损耗的重点优化工作， 给出静态工况下， 使海 上风电机组净发电量最多的最优潮流模型基本 框架和内容。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114421516 A 2022.04.29 CN 114421516 A 1.基于二阶锥凸松弛的海上风电场静态工况出力优化方法， 其特征在于包括以下步 骤： 步骤(1)， 建立海上风电场的数 学优化模型； 步骤(2)， 基于步骤(1)所得系 统数学模型， 采用二阶锥凸松弛优化方法对非凸约束进 行处理， 得到松弛后的海上风电场优化模型； 步骤(3)， 基于(1)与(2)中的优化模型， 通过松弛变量还原， 求解松弛前的原始最优潮 流模型中的变量 值， 进而求得优化目标的最优变量 解。 2.根据权利要求1所述的基于二阶锥凸松弛的海上风电场静态工况出力优化方法， 其 特征在于步骤(1)包括以下步骤： 1.1建立基于海上风电机组净发电量 最多的优化目标； 1.2基于电力系统运行 条件， 建立电力系统约束。 3.根据权利要求1所述的基于二阶锥凸松弛的海上风电场静态工况出力优化方法， 其 特征在于最优潮流问题标准形式如下式： min f(u,x) s.t.g(u,x)＝0, h(u,x)≤ 0. 其中f(u,x)代 表优化目标函数， g(u,x)表示 等式约束， h(u,x)是不 等式约束； 海上风电场的数学优化模型中的优化目标是最大化海上风电机组 的净发电量； 最优潮 流问题的等式约束为非凸的潮流方程， 对于一个n节点的网络， 用极坐标的形式来描述： Iij＝(Vi‑Vj)Yij, 其中Yij为线路i,j之间的导纳， Sij为线路i,j之间的复功率， Iij表示线路电流； Vi为节点 电压， Si为节点注入功率； 此最优潮流模型为支路潮流模型； 将潮流等式约束方程(1)简写成如下 形式： 此等式为节点注入 模型； 最优潮流问题的不 等式约束如下： Pmin≤P≤Pmax, Qmin≤Q≤Qmax, Vmin≤V≤Vmax, δmin≤ δi‑δj≤ δmax, 式中Pmin,Pmax分别为线路有功功率约束的上界和下界， Qmin,Qmax分别为线路无功功率约 束的上界和下界， Vmin,Vmax分别为节点电压模值约束的上界和下界， δmin, δmax分别为线路相 角差约束的上界和下界。 4.根据权利要求1所述的基于二阶锥凸松弛的海上风电场静态工况出力优化方法， 其权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114421516 A 2特征在于在步骤(2)中， 首先对变量和约束进 行相应变换， 其目标是将非凸的潮流等式方程 变成凸形式并进行相应优化 求解， 将优化模型转换为凸优化问题从而求 解全局最优解； 对于节点注入模型， 定义变量Wii， Wij分别表征节点i的电压变量Vi的平方项以及相邻节 点电压变量Vi与Vj电压乘积， 用数 学形式表达为： 原始等式潮流约束变化 为： 对于非凸等式约束 利用二阶锥 松弛技术， 松弛为如下不 等式： WiiWjj≥|Wij2| 将非凸等式进行二阶锥 松弛得到二阶旋转锥； 对于支路潮流模型， 引入如 下变量： 节点电压幅值平方vi、 线路电流平方lij以及线路功 率Sij， 然后将潮流 等式表示 为 vilij＝|Sij|2 式中， Zij为线路阻抗， 将非凸等式约束vilij＝|Sij|2， 利用二阶锥松弛技术， 松弛为如下 不等式： vilij≥|Sij|2 可将节点电压模值平方vi， 线路电流平方lij与线路复功率变量Sij约束在二阶旋转锥 中， 从而构建海上风电场的二阶锥凸松弛模型， 该模型通过消除电压电流中的相角信息， 将 潮流约束松弛为节点注入功率与节点电压平方、 以及节点注入功率与线路电流平方的关 系。 5.根据权利要求1所述的基于二阶锥凸松弛的海上风电场静态工况出力优化方法， 其 特征在于在步骤(3)中， 松弛变量还原过程： 二阶锥凸松弛方法通过引入节 点电压模值的平 方与线路电流模值的平方， 消除电压电流中的相角 信息， 将潮流约束松弛为节点注入功率 与节点电压平方、 以及节点注入功 率与线路电流平方的关系； 其中， 节点电压模值与线路电 流模值均通过对节点电压模值平 方与线路电流模值平方分别进行开根号的处理， 得到节点 电压模值与线路电流模值， 对于节点电压相角信息， 即恢复线路两端电压差的相角信息， 恢 复过程如下： 其中βij线路两端电压的相角差， 通过定义根节点的电压相角信息为零， 可依此恢复其 余节点的电压相角信息 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114421516 A 3