Python电力系统PyPsa

PyPsa是一款电力系统分析包，其可以进行稳态潮流计算（使用非线性/线性网络方程）；线性最优潮流计算（线性网络约束下，计算电厂和储能分布的最小成本，使用线性网络方程）；安全约束下线性最优潮流计算全电力/能源系统最小投资成本优化（使用线性网络方程，对发电、储能分布、投资优化）等操作。

本文主要演示潮流计算代码供朋友们参考入门

import pypsa as psa

net = psa.Network(name='simple_net')

# 循环加入4条母线
for i in range(1, 5):
    net.add('Bus', 'Bus {}'.format(i))
# 查看母线参数
print('查看母线参数')
print(net.buses)
# 接下来向各节点添加支路，变压器和发电机,并添加负载。
net.add('Line', 'Line 1-2', bus0='Bus 1', bus1='Bus 2', r=0.1, x=0.4, b=0.01528 * 2)
net.add('Line', 'Line 1-4', bus0='Bus 1', bus1='Bus 4', r=0.12, x=0.5, b=0.0192 * 2)
net.add('Line', 'Line 2-4', bus0='Bus 2', bus1='Bus 4', r=0.08, x=0.4, b=0.01413 * 2)
net.add('Transformer', 'T_1', bus0='Bus 3', bus1='Bus 1', model='pi', tap_ratio=1.1, x=0.3 / 1.1 ** 2)
net.add('Generator', 'G_4', bus='Bus 4', control='Slack')
net.add('Generator', 'G_3', bus='Bus 3', control='PV', p_set=0.5)
net.add('Load', 'Load 1', bus='Bus 1', p_set=0.3, q_set=0.18)
net.add('Load', 'Load 2', bus='Bus 2', p_set=0.55, q_set=0.13)
# 变压器的变比默认是bus0与bus1的电压之比，即(k = V_{bus0} : V_{bus1}) PyPSA内部的变压器模型把输入的阻抗和导纳参
# 数认为是归算到低压侧的参数，因此上面需要把参数除以变比平方来归算到低压侧。
net.buses.loc['Bus 3', 'v_mag_pu_set'] = 1.10
net.buses.loc['Bus 4', 'v_mag_pu_set'] = 1.05
# 一致性检查——用于排查潜在错误
net.consistency_check()
# warning处理：设置变压器基准功率
net.transformers.s_nom = 1.0
# 计算潮流
print('计算潮流')
print(net.pf())
# 各节点功率
print('各节点功率')
print(net.buses_t.p)

输出信息会有较多红体警告，可忽略，对计算结果没有影响，白体字为我们运行结果：

查看母线参数
attribute  v_nom type    x    y  ... v_mag_pu_min v_mag_pu_max  control  sub_network
Bus                              ...                                                
Bus 1        1.0       0.0  0.0  ...          0.0          inf       PQ             
Bus 2        1.0       0.0  0.0  ...          0.0          inf       PQ             
Bus 3        1.0       0.0  0.0  ...          0.0          inf       PQ             
Bus 4        1.0       0.0  0.0  ...          0.0          inf       PQ             

[4 rows x 11 columns]
计算潮流
{'n_iter': SubNetwork  0
snapshot     
now         3, 'error': SubNetwork             0
snapshot                
now         1.104187e-07, 'converged': SubNetwork     0
snapshot        
now         True}
各节点功率
Bus       Bus 1  Bus 2  Bus 3     Bus 4
snapshot                               
now        -0.3  -0.55    0.5  0.367883