1. 研究目的与意义
随着电力工业的发展，无功功率作为电力市场中重要的一种辅助服务越来越受到人们的关注，无功定价亦逐渐成为电力市场研究的一个热点之一；无功定价的主要问题是如何能合理的制定无功的价格，因为合理的电价可以兼顾无功生产者和无功购买者的利益，促进无功生产者之间展开竞争，降低生产成本，提高效率，达到社会效益最大化。在电力工业结构重组的环境下,传统型电力企业必须打破发电、输电和配电一体化式的电力服务结构,并提供不同可靠性的电力服务以满足不同用户的需求以及电力市场竞争的需要。所以本文章在引入了无功功率的发电成本和无功补偿器的成本之后,运用最优潮流方法,分析了各种不同的优化目标及不同的约束条件对以经济学为基础的无功电价的影响及无功电价的特点。
2. 课题关键问题和重难点
问题1：如何建立正确的无功优化的模型。进行无功优化研究，首先是建立包括目标函数和约束条件的无功优化数学模型，模型处理是无功优化的基础。无功优化根据不同优化要求，可以选择不同的优化目标函数，随着电力系统的日益复杂化，同时考虑系统经济性、安全性和稳定性的多目标加权无功优化模型是近年来经典无功优化模型研究的重点。 问题2：如何选择优化算法的应用。主要表现在优化模型和优化算法两个方面。对于的模型要求有适合的无功优化算法，好的优化算法可以快速的，准确的计算出实际中的无功和有功的分布情况，和数据大小。 难点1：对仿真结果进行分类分析与归纳。难点2：将仿真实验的结果总结成图，对图像进行归类分析、总结。 难点3：电力系统的无功优化问题是一个多变量、多约束的混合非线性规划问题, 其控制变量既有连续变量 ,又有离散变量, 使得优化过程十分复杂。
3. 国内外研究现状（文献综述）
随着我国电力市场的逐步建立与完善，长期以来立足于传统计划经济 环境下电力系统运行模式而建立起来的电压与无功优化模型应当根据电力工业发展的新形势而做出改进，随着无功优化问题研究的深入目标模型更加复杂，使求解难度增加因此需要建立一种更有效的无功优化求解方法。现有的无功优化方法, 大致可以分为运筹学方法和人工智能方法两类。（1）运筹学方法可分为线性规划法、非线性规划法、二次规划法、混合整数规划法和动态规划法。 1）线性规划法应用于电力系统无功优化, 其原理就是把目标函数和约束条件全部用泰勒公式展开, 略去高次项, 使非线性规划问题在初值点附近处转化为线性规划问题, 用逐次线性逼近的方法来进行解空间的寻优。 2）由于电力系统自身具有非线性,所以非线性规划法最先被运用到电力系统无功优化中, 最具代表性的是简化梯度法、牛顿法。 3)二次规划法二次规划是非线性规划中较为成熟的一种方法。将目标函数作二阶泰勒展开, 非线性约束转化为一系列的线性约束, 从而构成二次规划的优化模型， 用一系列的二次规划来逼近最终的最优解。由于二次型的目标函数可以较好地适应无功优化目标函数的非线性特征，收敛性及计算速度比较理想，因而在无功优化中得到了应用，但是在求临界可行问题时可能导致不收敛。4）混合整数规划法混合整数规划法的原理是先确定整数变量, 再与线性规划法协调处理连续变量。它解决了前述方法中没有解决的离散变量的精确处理问题,其数学模型也比较准确地体现了无功优化实际。 5）动态规划法 动态规划法是研究多阶段决策过程最优解的一种有效方法，它按时间或空间顺序将问题分解为若干互相联系的阶段，依次对其每一阶段做出决策，最后获得整个过程的最优解。（2）人工智能法人工智能包括人工神经网络法、专家系统、模糊优化法和现代启发式搜索算法等。现代启发式搜索算法中的T a b u搜索、模拟退火算法、遗传算法等在电力系统无功优化中的应用已取得了大量的研究成果。除了上面关于无功优化的算法问题，文献中还分析了传统的电力系统无功优化模型存在的缺陷，论述了在电力市场中实行无功计价的必要性。提出了根据发电机运行的不同状况对发电机无功进行分段计价的观点。并依此建立了以有功网络损耗费用和无功费用为目标函数并包含各种运行约束的电力系统无功优化数学模型。模型具有以下特点：（1）模型中引入的目标函数，其不仅包括了有功功率损耗最小，而且将电压越限和补偿设备的调节代价作为罚函数引入到目标函数中，从而能综合考虑系统网损、电压质量和调节代价等因素。决策者可根据自身的不同需求，对罚函数因子进行取值。（2）在无功优化中计及了负荷不确定性的影响，建立了计及负荷不确定性的无功优化模型，克服了单一负荷模型不能全面描述负荷随机特性的不足。使用遗传算法对模型进行了求解，通过对计算结果的分析比较，有效地计及负荷不确定性的影响。综上所述：对于电力市场下的不同场合和环境都要建立不同的无功优化模型，对于各种模型都需要不同的算法进行无功的计算，我们需要多加实验来找到适用于各个模型的最佳算法！参考文献：1.电力系统无功优化模型的研究综述；王晓文、赵彦, 沈阳工程学院，辽宁沈阳；2.计及负荷不确定性的无功优化模型与算法；谢开贵、肖畅,输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆大学电气工程学院，重庆；3.电力市场下的一种无功优化方法；谭伦农、张保会、段建东，西安交通大学电气工程学院，西安；4.电力市场环境下的无功优化模型及其求解方法黄志刚、李林川、杨 理、李彬，天津大学电气与自动化工程学院,天津；5.电力系统无功优化模型及算法研究孙建鹏、韩文花、朱长东，上海电力学院电力与自动化工程学院，上海；6.韩立国，电力市场环境下的无功优化研究，黑龙江科技信息；7.黄志刚、李林川、杨理、李彬，电力市场环境下的无功优化模型及其求解方法，中国电机工程学报；8.电力市场环境下无功辅助服务的最优购买模型；曾 鸣、马明娟、李凌云、李 娜、邹建平，华北电力大学 经济与管理学院，北京；9.基于暂态电压稳定指标的动态无功优化配置方法；袁志昌、刘文华 、宋强，清华大学电机系，北京市；10.电力系统无功优化的研究现状和展望；陈宏伟、张兴凯、王宽，泗水供电公司 、河海大学电气工程学院。
4. 研究方案
在模型中引入了无功功率发电成本和无功补偿器成本，建立了以有功和无功发电总成本最小为目标函数的无功优化模型，对一个节点实例系统进行仿真计算，得出了电力市场下无功电价的一些基本规律，以此来试验电力市场下的无功优化的方案。
5. 工作计划
第1周：查阅文献；第2周：查阅文献；第3周：翻译外文文献；第4周：撰写开题报告，了解无功优化的概念和相关方法；第5周：研究电力市场无功服务的获取模式；第6周：研究电力市场无功服务的定价机制；第7周：从系统的经济性角度出发，在网耗最少，经济利益最大的情况要建立电力系统的下无功优化模型的目标函数第8周：考虑在再总结电力系统运行在各种条件下约束条件。
如控制变量和状态变量下的不等式关系；来无功优化的数学模型。
第9周：针对无功优化模型的多目标、多约束特性，采用遗传算法对节点系统进行求解，；第10周：研究电力市场环境下的无功优化方法，用计算结果验证该模型的正确性和可行性；第11周：撰写论文；第12周：修改论文并答辩。
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
