基于二阶锥规划的主动配电网最优潮流求解附Matlab代码

原创于 2025-06-01 15:19:14 发布 · 730 阅读

10 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#matlab #开发语言

✅作者简介：热爱科研的Matlab仿真开发者，擅长数据处理、建模仿真、程序设计、完整代码获取、论文复现及科研仿真。

🍎 往期回顾关注个人主页：Matlab科研工作室

🍊个人信条：格物致知,完整Matlab代码及仿真咨询内容私信。

🔥 内容介绍

本文旨在探讨基于二阶锥规划（Second-Order Cone Programming, SOCP）的主动配电网最优潮流求解方法。随着分布式电源（Distributed Generation, DG）和储能系统在配电网中的广泛应用，传统潮流计算方法面临新的挑战。SOCP作为一种有效的凸优化工具，能够处理非凸的潮流约束，为主动配电网的最优潮流求解提供了一种新的思路。本文将详细阐述SOCP在主动配电网最优潮流求解中的应用，包括其基本原理、建模方法、以及在解决电压偏差、网络损耗和DG出力优化等问题中的优势。

引言：
近年来，随着能源互联网和智能电网的快速发展，主动配电网已成为电力系统研究的热点。主动配电网集成了大量的分布式电源、储能设备、电动汽车充电桩等可控资源，其运行特性较传统配电网更为复杂。传统配电网潮流计算通常采用牛顿-拉夫逊法或PQ分解法，这些方法在处理传统配电网问题时表现良好。然而，在主动配电网中，由于存在大量非线性、非凸的约束条件，传统方法往往难以保证收敛性和全局最优性。因此，寻找一种高效、鲁棒的最优潮流求解方法对于主动配电网的稳定运行和经济调度至关重要。

二阶锥规划原理：
二阶锥规划是一种特殊的凸优化问题，其目标函数为线性函数，约束条件为线性约束和二阶锥约束。二阶锥约束的数学表达式为：

∥x∥2≤y

主动配电网最优潮流的SOCP建模：
主动配电网最优潮流问题通常是一个非凸的非线性规划问题。其目标函数通常包括最小化网络损耗、最小化运行成本、最大化DG消纳能力等。约束条件则包括功率平衡约束、电压约束、支路电流约束、DG出力约束等。直接求解此类非凸问题十分困难。
SOCP在主动配电网最优潮流求解中的应用，主要体现在对非凸的功率平衡约束和电压约束的凸松弛。通过引入辅助变量和利用某些数学技巧，可以将非凸的二次约束转化为二阶锥约束。例如，在配电网潮流方程中，支路功率和电压之间存在二次关系，通过SOCP松弛，可以将这些非凸约束转化为凸的二阶锥约束。

SOCP在解决具体问题中的优势：

电压偏差控制：主动配电网中DG的大规模接入可能导致电压越限问题。SOCP最优潮流求解可以有效地将电压约束纳入优化模型，通过优化DG出力和无功补偿，实现电压的平稳控制。
网络损耗优化：降低网络损耗是配电网经济运行的重要目标。SOCP可以优化DG出力和变压器分接头，从而有效降低网络损耗，提高电网运行效率。
DG出力优化：SOCP能够根据电网运行需求和DG的出力特性，合理分配各DG的出力，最大限度地消纳可再生能源，提高DG的利用率。
鲁棒性：SOCP作为一种凸优化工具，具有良好的鲁棒性，能够有效处理模型中的不确定性因素，例如负荷预测误差和DG出力波动。

结论：
基于二阶锥规划的主动配电网最优潮流求解方法，为解决主动配电网运行中的复杂问题提供了一个有效的工具。通过将非凸的潮流约束松弛为凸的二阶锥约束，SOCP能够高效、鲁棒地求解主动配电网最优潮流问题，并在电压偏差控制、网络损耗优化、DG出力优化等方面展现出显著优势。未来研究可以进一步探索SOCP在主动配电网暂态稳定分析、多目标优化以及与人工智能技术的融合应用。