PyPSA与Python：多国电力市场模拟报错及非对称流配置问题

我用Python和PyPSA模拟DE、FR、NL三国电力市场，修改官方示例代码后，模型能输出价格、潮流、负荷等结果，但运行时会报错（见截图），不清楚多国模型配置哪里出了问题；另外，我找不到在代码里配置非对称互联潮流的方法（比如出口2000MW、进口1400MW）。

以下是我的代码：

# transmission capacities in MW (not necessarily realistic)
transmission = {
    "DE": {"FR": 2500, "NL": 1400},
    "FR": {"NL": 1400},
}   


network = pypsa.Network()

for country in countries:
    network.add("Bus", country)

    for plant in power_plant_p_nom[country]:
        network.add(
            "Generator",
            "{} {}".format(country, plant),
            bus=country,
            p_nom=power_plant_p_nom[country][plant],
            marginal_cost=marginal_costs[country][plant],
    )

    network.add("Load", "{} load".format(country), bus=country, p_set=loads[country])

    # add transmission as controllable Link
    if country not in transmission:
        continue

    for other_country in countries:
        if other_country not in transmission[country]:
            continue

        # NB: Link is by default unidirectional, so have to set p_min_pu = -1
        # to allow bidirectional (i.e. also negative) flow
        network.add(
            "Link",
            "{} - {} link".format(country, other_country),
            bus0=country,
            bus1=other_country,
            p_nom=transmission[country][other_country],
            p_min_pu=(-0.8 if (country == "DE" and other_country =="FR") else -1), 
        )
network.optimize()


# Print Results  

# print the load active power (P) consumption
print(network.loads_t.p)

# print the generator active power (P) dispatch
print(network.generators_t.p)

#  print the clearing price (corresponding to gas)
print("SMP :", network.buses_t.marginal_price)

# print Power Flows
print("Power flows:", network.links_t.p0)

# link shadow prices
print(network.links_t.mu_lower)

一、多国模型配置报错排查 #

结合代码常见问题，可能的原因及解决方法：

• 重复线路冗余：当前循环逻辑如果后续扩展transmission字典（比如给FR添加DE的条目），会重复添加DE↔FR的双向线路，冗余约束可能触发求解器警告或错误。PyPSA单条Link设置p_min_pu=-1即可实现双向潮流，无需重复添加。
• 求解器兼容性问题：若报错属于求解器无解、数值不稳定类，可切换求解器（比如从GLPK换成CBC），或调整求解器参数，示例：

  network.optimize(solver_name='cbc', solver_options={'ratioGap': 0.01})
  

• 数据完整性问题：检查countries、power_plant_p_nom、marginal_costs、loads变量是否完整覆盖DE、FR、NL三国数据，缺失数据会导致元件添加失败。
• 约束冲突：你给DE-FR线路设置的p_min_pu=-0.8会限制反向潮流最大为2000MW，若该约束与其他供需约束冲突，会导致求解器报错。可先将所有Link的p_min_pu统一设为-1，验证模型基础功能正常后，再逐步添加非对称约束。

二、非对称互联潮流配置方法 #

要实现出口、进口容量不同的非对称传输，有两种可行方式：

方式1：拆分两条单向Link（直观易维护） #

分别定义两个方向的单向Link，各自设置独立的容量上限：

# DE→FR单向链路，最大出口2000MW
network.add(
    "Link",
    "DE -> FR link",
    bus0="DE",
    bus1="FR",
    p_nom=2000,
    p_min_pu=0,  # 限制为单向传输，只能从DE到FR
    marginal_cost=0,  # 可根据实际传输成本调整
)

# FR→DE单向链路，最大进口1400MW（即FR到DE最多1400MW）
network.add(
    "Link",
    "FR -> DE link",
    bus0="FR",
    bus1="DE",
    p_nom=1400,
    p_min_pu=0,
    marginal_cost=0,
)

方式2：单条Link配置比例约束（简洁） #

以双向容量的最大值作为p_nom，通过p_max_pu和p_min_pu设置不同方向的容量比例：
比如DE→FR最大2000MW，FR→DE最大1400MW，设置：

network.add(
    "Link",
    "DE - FR link",
    bus0="DE",
    bus1="FR",
    p_nom=2000,  # 取双向容量的最大值
    p_max_pu=1,  # DE→FR方向最大2000MW（1*2000）
    p_min_pu=-0.7,  # FR→DE方向最大1400MW（-0.7*2000）
)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user23789054