能源與電網
潮流分析(load flow)
潮流分析是每位電網操作員在黎明前都會問的問題:在已知每台發電機將注入多少功率、每座城市將汲取多少功率的前提下,每一條線路上究竟會流過多少電流,而每一座變電所的電壓又會升高或下垂到何種程度?它是電力的天氣預報——預測的不是故障,而是平凡的穩態,好讓規劃者預先看出哪條輸電線即將過熱、哪個城鎮會在傍晚尖峰時電壓不足。
難就難在電力不像水那樣肯乖乖遵循簡單的管路方程式:流經每條線路的功率,取決於兩端的電壓大小與相位角,而這些量在整個網路上又非線性地糾纏在一起、牽一髮而動全身。因此潮流是用迭代法求解的——先猜出各處電壓,算出由此產生的功率失配,再微調猜值、如此反覆(牛頓–拉福森法只需寥寥數步即可收斂)。其結果決定了從一個國家能安全進口多少電力,到下一條造價十億美元的線路該蓋在何處的一切。
P_i = Σ_k |V_i||V_k|(G_ik cosθ_ik + B_ik sinθ_ik) — solved by Newton-Raphson
潮流計算需要一個「平衡節點」——一台參考發電機,負責吸收任何剩餘功率以使帳目平衡,因為線路上的損耗在潮流解出之前是未知的。平衡節點選得不好,可能會掩蓋系統的不穩定。
又稱
另見