山东大学杨明团队特稿：含电压源换流器交直流系统的仿射潮流算法
研究团队在杨明教授带领下，拥有12位专职教师，8名在读中外博士生，80余名在读硕士生。团队依托山东大学“电网智能化调度与控制教育部重点实验室”，主要围绕国家重大工程需求，开展电网在新电源形态下的经济安全稳定运行、调度与控制研究，发表SCI/Ei论文300余篇。
杨明，教授、博士生导师，现任山东大学电气工程学院副院长。IEEE Senior Member, IEEE Trans. on Industry Applications副主编，IET Renewable Power Generation，副主编。主要研究领域为电力系统优化调度；电力系统稳定性分析与控制；新能源预测与并网分析。现已发表SCI/EI期刊论文80余篇。获省科技进步一、二、三等奖各1次，国网省电力公司科学技术进步奖1次。
杜萍静，山东大学硕士研究生。主要研究方向为直流输电、潮流分析等。
针对交直流系统因大量不确定性能源接入带来的潮流不确定性问题，基于仿射算法建立一种适用于交直流系统的不确定潮流算法，能为系统提供保守性较小的区间估计结果，并实现不确定注入功率对系统状态量影响的量化分析。
DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.190351
随着交直流互联电网规模的不断扩大、能源类型也更加复杂，含VSC交直流系统的潮流不确定问题随之而来。潮流分析是电力系统分析的基础手段之一,其潮流结果应当体现不确定注入功率对电网状态量的影响。
基于仿射算法，实现交直流系统的不确定潮流求解，并通过不确定输入变量影响力指标量化分析各不确定注入功率对状态变量的影响，便于对交直流电网不确定性进行量化分析，为系统工作人员提供有效的决策参考。
1、仿射算法
仿射算法它以中心值加噪声元的形式保存各不确定变量之间的联系和依赖性，以降低区间算法的保守性。
2、VSC节点在直流侧节点等效类型
按照VSC在直流侧的控制属性，将节点类型分为三类见表1。直流节点类型Ⅰ为P节点，即节点注入有功功率给定。直流节点类型Ⅱ为V节点，即直流松弛节点，该类型节点的节点电压给定，待求该节点VSC的注入功率。Ⅲ类型节点为电压下垂控制节点，本文采取节点电压以上次值或初值为定值求取功率后再更新电压的思路进行计算。
表1 VSC控制类型及直流侧节点等效
3、整体思路
文章首先确定了三角函数的仿射运算法则，而后对含VSC的交直流系统中各个部分建立了仿射潮流模型。其中，考虑VSC电压下垂控制方式在内的多种控制方式建立了VSC的仿射化求解模型，进而，基于交替迭代法形成了交直流系统的仿射潮流模型，并结合P-Q分解法实现其快速求解。通过图1中文章方法与基于牛-拉法的不确定潮流结果和蒙特卡洛法的潮流结果对比，可以验证其算法有效性。
图1 不同算法潮流结果对比
本文建立了一种含VSC的交直流系统仿射潮流算法，该算法可为含有不确定输入变量的交直流系统提供快速、可靠的仿射潮流结果，同时利用不确定输入变量对系统状态量影响力指标可确定不确定注入功率对其所在网络影响力最大的节点位置，以及状态量不确定性受输入变量的影响规律。因此，该算法可为系统工作人员提供有效的决策参考，具有较高的实用价值。
杜萍静, 杨明, 曹良晶, 翟鹤峰, 杨佳峻. 含电压源换流器交直流系统的仿射潮流算法[J]. 电工技术学报, 2020, 35(5): 1106-1117. Du Pingjing, Yang Ming, Cao Liangjing, Zhai Hefeng, Yang Jiajun. Affine Power Flow Algorithm for AC/DC Systems with Voltage Source Converter. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(5): 1106-1117.