利用文献计量学方法探索共晶相变材料与可持续热能存储之间的联系

《Results in Engineering》：Exploring the nexus between eutectic phase change materials and sustainable thermal energy storage using bibliometrics

本文提出了一种基于改进分布潮流（DistFlow）的混合整数二次规划（MIQP）模型，用于同时优化电力分配电网的网络重构和分布式发电单元（OSG）的定位与容量分配。该模型通过线性化处理和非线性约束的精确建模，确保全局最优解，并利用CPLEX求解器在GAMS环境中实现高效计算。在33、59、69、70节点基准系统和越南190节点实际电网上的测试表明，联合优化策略将主动功率损耗降低至94.30%，显著优于单独优化网络重构或OSG配置的效果，同时有效提升了电压稳定性。

　　本文探讨了在电力分配网络中，同时优化现场发电（OSG）单元的位置和容量与电网重构的结合问题。目标函数旨在最小化整个系统的有功功率损耗，而约束条件则包括功率平衡方程、电压幅值限制、指定用于安装OSG单元的节点数量、每个OSG单元的有功功率限制、线路中的功率流动限制以及保持径向拓扑结构的要求。提出的优化模型是一个复杂的混合整数非线性约束优化（MINLP）问题，通过修改的分布流技术以及精确线性化连续变量与二进制变量相乘的表达式，将其转化为带有整数变量的二次规划问题（MIQP）。此MIQP模型可借助GAMS编程环境下的CPLEX商业优化器高效求解。

为了提升电力分配系统的性能，许多研究者致力于探索如何通过电网重构和现场发电优化来减少有功功率损耗。电网重构指的是通过开关的开闭来改变电网结构，以实现低成本和灵活的有功功率路径调整，从而降低损耗并改善电压分布。现场发电优化则是通过确定最优的发电机数量、位置和容量，来提高电网的电压分布和供电可靠性，同时带来经济上的好处，如负载平衡和功率损耗减少。然而，这两者并非独立存在，它们之间有着密切的相互影响。现场发电单元的位置对电网重构的最优解具有关键作用，而电网结构的变化也会影响现场发电单元的最优容量和位置。通过同时优化这两个策略，可以实现比单独优化更显著的功率损耗减少效果。

在现有文献中，针对电网重构和现场发电优化问题的研究方法多种多样，包括启发式方法和数学优化框架。一些研究采用遗传算法、模拟退火、和声搜索等启发式方法，而另一些则使用混合整数线性规划（MILP）、混合整数二阶锥规划（MISOCP）等数学优化方法。其中，数学优化方法提供了更强的最优解保证和高效的收敛速度，尤其在应用了高级分解算法或松弛技术之后。然而，这些方法在处理大规模系统时可能会面临计算复杂性和非线性问题的挑战。本文提出了一种基于修改分布流的MIQP模型，通过线性化处理，避免了传统方法中的非线性问题，从而实现了更高效的计算。

在进行实验时，本文采用了IEEE 33节点、59节点、69节点和70节点的基准测试系统，以及一个真实的越南190节点电网，以验证所提出的模型。通过对比三种不同的优化场景——仅优化电网拓扑（Only ONT）、仅优化现场发电位置（Only OPOSG）以及同时优化电网拓扑和现场发电位置（ONT and OPOSG）——可以观察到，同时优化策略在减少有功功率损耗和改善电压分布方面表现最佳。实验结果显示，所提出的MIQP模型能够将有功功率损耗减少高达94.30%，并显著提升电压分布质量。

在实际应用中，由于大规模系统的复杂性，单独优化电网重构或现场发电位置可能会导致计算时间过长。为此，本文提出了一种迭代算法，该算法通过交替优化电网拓扑和现场发电位置，显著降低了计算时间，使模型更具实际应用价值。此外，为了提高模型的实用性，还考虑了投资、安装和维护成本，以及有功功率损耗成本，从而形成了一个综合的优化框架。

通过在不同规模的电网系统中进行测试，本文的结果表明，所提出的模型在处理各种规模的系统时都表现出了良好的适应性和稳定性。对于仅优化电网拓扑的场景，模型能够达到与现有方法相当的精度，而对于同时优化电网拓扑和现场发电位置的场景，模型则展示了其在减少有功功率损耗方面的显著优势。同时，研究还发现，优化目标函数的选择对最终结果有重要影响，例如，当目标是减少有功功率损耗时，安装的OSG单元数量会增加，而当目标是减少总成本时，安装的OSG单元数量会减少。

综上所述，本文提出了一种高效的混合整数二次规划模型，能够同时优化电网重构和现场发电位置，从而实现更优的电网性能。该模型不仅提供了全局最优解的保证，还通过迭代算法提高了计算效率，使其适用于大规模电网系统。此外，通过引入成本因素，模型更加全面，能够帮助电力系统运营商和政策制定者做出更经济和技术上的决策。研究结果表明，所提出的模型在减少有功功率损耗、改善电压分布以及提高电网运行效率方面具有显著的优势，为未来的研究和实际应用提供了有价值的参考。