基于最优潮流的配电网柔性直流互联控制设备选址规划研究

为解决高比例可再生能源接入导致的配电网潮流分布不均、功率损耗增加等问题，研究人员开展柔性直流互联控制设备(SOP/RPFC)的选址与运行策略研究。通过建立考虑设备协同优化的半定规划(SDP)模型，设计二进制雪雁算法(BS-SGA)与SDP嵌套求解方法，在IEEE 33/141节点系统及实际电网验证中显著降低网损与运行成本，为多系统互联场景提供创新规划方案。

　　

随着风电、光伏等可再生能源在电力系统中的渗透率持续攀升，配电网正面临前所未有的挑战。这些清洁能源的随机性和波动性导致潮流分布失衡、电压质量恶化，甚至引发反向潮流威胁设备安全。传统机械式开关调节手段响应迟缓，而完全基于电力电子技术的柔性直流互联设备（如软开关点SOP和旋转潮流控制器RPFC）虽能实现精准控制，其高昂投资成本与复杂规划问题却制约了规模化应用。如何在多系统互联场景下，协同优化这些设备的选址、容量与运行策略，成为提升配电网经济性与可靠性的关键科学问题。

某高校研究团队在《Expert Systems with Applications》发表的研究中，创新性地提出基于最优潮流(OPF)的柔性设备规划方法。通过建立融合SOP和RPFC的半定规划(SDP)松弛模型，将非凸优化问题转化为可求解形式；设计二进制雪雁算法(BS-SGA)与SDP嵌套求解框架，外层优化设备数量/位置/容量，内层求解最优潮流；采用IEEE 33/141节点标准系统及埃及实际59节点电网验证，对比单一设备与混合配置场景下的性能表现。

Section snippets
研究证实SOP通过背靠背变流器实现馈线间有功/无功灵活调度，其稳态模型满足功率守恒约束(式1)与容量限制(式2)；RPFC则通过串联变压器调节相角差控制潮流。二者协同可产生"1+1>2"的调控效果。

Distribution network model
测试系统涵盖典型IEEE 33/141节点网络及埃及实际59节点电网，后者在1/39节点配置发电机，其负荷峰谷差达标准系统的2.3倍，更考验算法在强波动场景下的鲁棒性。

SDP introduction
半定规划通过矩阵变量X^?0将非凸问题松弛为凸优化形式(目标函数Tr(CX))，结合线性等式约束A(X)=b，为OPF-CE（含控制设备的最优潮流）提供全局最优解保证。

BS-SGA
改进的二进制雪雁算法模拟候鸟迁徙行为：V型编队阶段对应全局探索，密集队形阶段转向局部开发，离散化设计有效处理设备选址的0-1整数规划问题。

Distribution network case
六组实验表明：在双IEEE 33节点系统中，SOP+RPFC混合配置使网损降低37.2%，电压越限风险下降64.8%；实际电网测试中算法求解效率较传统MISOCP提升5.7倍。

Conclusion
该研究构建了首个支持多系统互联的SOP/RPFC协同规划框架，其创新点在于：1) 建立可处理高维非凸问题的SDP松弛模型；2) 提出BS-SGA智能优化设备配置；3) 揭示混合配置的协同效应。成果为高比例可再生能源接入下的配电网规划提供了兼具经济性与可靠性的解决方案，尤其适用于跨区域互联的复杂场景。未来研究可进一步考虑设备老化成本与故障重构策略的耦合影响。