利用 FACTS 设备增强电网输电能力

我们探讨了优化方法，用于规划安装在电网中的柔性交流输电系统（FACTS）设备的选址、定容和运行，以缓解由负荷增长或间歇性可再生能源波动引起的拥堵。我们将 FACTS 设备的选择限制为那些可以通过修改输电线路电感来表示的设备。我们的主优化问题在约束系统没有任何线路超过其热极限的条件下，最小化与 FACTS 相关的电感修正量的 $l_1$ 范数。我们开发了离线启发式算法，将该非凸优化转化为一系列线性规划（LP），其中每一步都在当前运行点附近对约束进行解析线性化。该算法通过一种割平面法的变体进一步加速，大幅减少了优化过程中的活跃约束数量，同时事后检查非活跃约束的可行性。该混合算法在标准笔记本电脑上，针对 MathPower 波兰电网模型（3299 条线路和 2746 个节点）的典型单故障问题，每次迭代仅需 40 秒——这种速度提升使得能够对一大组预期故障进行 FACTS 设备家族的定容和选址。通过对多个实例的测试，我们观察到我们的算法总能找到稀疏的可行解，即 FACTS 设备仅安装在少数几条线路上。最优的 FACTS 设备并不总是安装在最初拥堵的线路上，但通常修正是在相对于过载线路位置较近的线路上进行的。