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MATLAB代码：考虑潮流约束的电力系统机组组合 关键词：机组组合 电力系统优化调度 潮流约束 网络拓扑 仿真平台：MATLAB 主要内容：基于matlab平台开发的电力系统机组组合优化调度模型，运行结果良好，参考文档详细。

电力系统机组组合问题一直是个头疼的事儿，特别是加上潮流约束之后。最近在MATLAB上搭了个模型，折腾了挺久总算跑通了。今天就带大家看看这个模型的核心逻辑，顺便分享几个容易踩坑的细节。

先说说网络拓扑建模。很多人在处理电网结构时喜欢用节点导纳矩阵，但实际工程中更常用的是支路参数直接输入。这里用cell数组存母线信息，比如：

bus_data = { % 母线编号 类型(1=平衡节点) 电压幅值 电压相角 有功负荷 无功负荷 1 1 1.05 0 0 0; 2 2 1.02 0 80 40; 3 2 1.00 0 100 50 };

这种结构读起来直观，预处理的时候用array2table转成表格更方便处理。重点在于生成Ybus矩阵时要注意变压器变比的相位角转换，见过太多因为角度单位用错导致潮流不收敛的案例。

机组组合模型的关键在于处理启停逻辑。这里用0-1变量表示机组状态，配合Big-M法处理逻辑约束。举个目标函数的例子：

% 机组参数定义 gen_cost = [20, 50, 30]; % 各机组发电成本系数 Pmax = [100, 200, 150]; % 最大出力 % 构建目标函数 f = [gen_cost, zeros(1,3*T)]; % T为时段数 A = [...]; % 约束矩阵 b = [...]; % 约束向量 % 调用intlinprog求解 options = optimoptions('intlinprog','Display','iter'); [x, fval] = intlinprog(f,1:3*T,A,b,Aeq,beq,lb,ub,options);

这里有个小技巧：把机组状态变量和出力变量分开定义，虽然增加了变量维度，但处理爬坡率约束时会方便很多。特别是当遇到机组最小启停时间约束时，这种结构可以直接用差分变量处理时间累计。

潮流约束的处理是重头戏。采用直流潮流还是交流潮流？虽然交流潮流更精确，但考虑到计算效率，项目里用的是改进版直流潮流模型：

% 构建B'矩阵 B_prime = -imag(Ybus); B_prime(1,:) = []; % 去掉平衡节点对应的行 B_prime(:,1) = []; % 潮流计算 P_inj = Pgen - Pload; theta = B_prime \ P_inj(2:end);

注意这里移除了平衡节点的方程，通过矩阵降维避免奇异问题。实测在300节点以下的系统中，这种处理方式求解速度比全模型快40%左右。

最后说说可视化部分。用MATLAB的digraph对象做拓扑展示比单纯画线直观得多：

G = digraph(branch(:,1), branch(:,2), branch(:,3)); h = plot(G,'Layout','force','NodeLabel',{},'ArrowSize',12); highlight(h,1,'NodeColor','r','MarkerSize',8) % 标红平衡节点

运行结果里最有趣的是观察机组启停的时空分布。某次仿真中发现凌晨时段虽然负荷低，但由于线路检修导致的网络拓扑变化，反而需要多开一台机组来满足电压约束。这说明不能只看负荷大小，网络结构的变化对机组组合的影响可能比想象中更大。

模型现在还留了个坑：处理大规模系统时整数变量的组合爆炸问题。试过用拉格朗日松弛法改进，不过那是另一个故事了。完整代码和测试案例在项目的GitHub仓库，需要参考文档的朋友可以私信——毕竟有些电网数据涉密不方便公开。