含高渗透率分布式能源的配电网阻塞管理综述
高光伏渗透率配电网电压控制策略研究综述
高光伏渗透率配电网电压控制策略研究综述在能源转型的浪潮中，光伏技术如同一颗冉冉升起的新星，其光芒照耀着未来的能源图景。
然而，随着光伏发电在配电网中的渗透率日益增高，一系列挑战也随之浮现，其中最为关键的便是电压控制问题。
本文旨在对高光伏渗透率配电网电压控制策略进行深入探讨，以期为这一领域的研究提供有益的参考。
首先，让我们来审视一下当前的现状。
随着光伏发电技术的飞速发展，其在配电网中的渗透率不断攀升。
这就像是一股激流冲击着传统的电网体系，使得原本平静的水面泛起了层层涟漪。
其中，最为明显的便是电压波动问题。
由于光伏发电的间歇性和不确定性，导致配电网中的电压时常出现波动，这不仅影响了电能质量，还可能对电网的稳定性造成威胁。
面对这一挑战，研究人员们纷纷提出了各种解决方案。
其中，最为常见的便是采用无功补偿设备和有载调压变压器等手段来调节电压。
这些方法就像是给电网穿上了一件“护身符”，能够在一定程度上缓解电压波动的问题。
然而，这些方法也并非万能之药，它们往往需要投入大量的资金和人力物力，并且效果也难以持久。
近年来，随着智能电网技术的发展，一些更为先进的电压控制策略逐渐浮出水面。
例如，基于电力电子技术的柔性直流输电系统（VSC-HVDC）和统一潮流控制器（UPFC）等新型设备被广泛应用于电压控制领域。
这些设备就像是给电网装上了一双“智能眼睛”，能够实时监测电网中的电压变化，并迅速作出调整。
同时，它们还能够与其他设备协同工作，共同维护电网的稳定性和可靠性。
除了上述硬件设备外，软件方面的研究也取得了显著成果。
通过采用先进的控制算法和优化技术，可以对光伏发电系统的输出功率进行精确预测和调控。
这就像是给电网装上了一个“智慧大脑”，能够提前预判并应对各种突发情况。
此外，还可以利用大数据和人工智能等技术对历史数据进行分析和挖掘，从而为电压控制提供更为精准的决策支持。
综上所述，高光伏渗透率配电网电压控制策略的研究已经取得了一定的进展。
含高渗透率分布式光伏的配电网故障停电损失评估
（State Grid Jiangsu Electric Power Company, Electric Power Research Institute , Nanjing 211103, China）
电网公司首要的目标就是为电力用户提供连 续、 可靠和高质量的电能服务。停电事件严重降低 用户的用电体验， 并可能对社会正常的生产生活秩 序造成严重影响。据统计， 配电网故障是导致电网 非计划停电最为重要的原因。因此， 配电网故障停 电损失进行准确的评估， 识别配电网中潜在的风险 点， 并采用适当手段提升供电可靠性对于电网公司 至关重要。 近年来， 人们的环境保护意识不断增强， 可再 生能源发电， 尤其是光伏发电被视为取代传统高污 染的火力发电的重要途径。光伏发电可分为集中 式和分布式 2 种形式。与集中式光伏不同， 分布式 光伏分散分布于配电网中， 具有占地小、 投资少、 使 用灵活、 消纳率高等优点。根据国家 “十三五” 发展规 划， 2020 年底， 分布式光伏装机总容量将达到 70 GW， 达到现有规模的 10 倍以上。随着分布式光伏渗透 率的不断增加， 电网与电力用户之间的关系也在发 生着革命性的变化， 传统单向的电力配送方式升级 为电网与用户的双向能源流动。因此， 在开展配电 网故障停电损失评估的过程中需要充分考虑分布 式光伏所带来的影响。
CHEN Jin⁃ming, LI Yan, KONG Yue⁃ping, GUO Ya⁃juan, ZOU Yun⁃feng, ZHU Dao⁃hua
（国网江苏省电力公司 电力科学研究院， 南京
211103）
of distributed photovoltaic generation
摘要： 随着分布式光伏渗透率的逐步提高， 配网的负荷特 Abstract： With fast development of distributed PV genera⁃ 性发生了重大改变， 传统的配网故障停电损失评估方法不再 tion, there has been a fundamental change in distribution load char⁃ acteristics. In this paper, a distribution fault outage cost evaluation 适用。提出了一种含高渗透率分布式光伏的配电网停电损失 approach considering distributed PV generation is proposed. We an⁃ 评估方法， 基于典型的配网拓扑， 分析了含分布式光伏的配电 alyze the characteristics of distribution load when take distributed 网负荷特性， 综合运用来自营、 配、 调等业务领域的多源数据， photovoltaic generation into account, and propose the practical load 构建了基于配变台区的用电负荷模型光伏发电负荷模型， 并 models for power generation and consumption of photovoltaic genera⁃ 对故障停电期间的发电损失及用电损失进行了评估。实际案 tion using multi⁃data sources. Both power generation cost and con⁃ sumption cost are evaluated. The numerical results present the effec⁃ 例的分析结果验证了该算法的有效性。 tiveness of our method. 关键词： 配电网； 故障停电损失； 分布式光伏； 多源数据 Key words： distribution network; outage cost evaluation; dis⁃ tributed photovoltaic; multi⁃data sources
含高渗透率分布式能源的主动配电网灵活性研究
电工电气 (2020 No.7)信息与交流含高渗透率分布式能源的主动配电网灵活性研究施念1，康慨1，严晓彬2，孙振宇1，苏丹3(1 中国电建湖北省电力勘测设计院有限公司，湖北 武汉 430040;2 中国电建集团国际工程有限公司，北京 100036;3 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，湖北 武汉 430074)0 引言随着经济的发展，社会日益面临能源危机和环境问题的挑战。
为了应对这些挑战，大量可再生能源接入电网，可再生能源的接入一方面可以减少化石能源的消耗，另一方面也减少了温室气体的排放，降低了碳排放量。
自然界的风力和光照通过风力机组和光伏转换为电能，因此，可再生能源一方面具有可再生的特性，另外一方面具有间歇性和不确定性。
可再生能源可以通过集群的方式接入输电网，也可以以分布式的方式接入配电网。
相对于前者，配电网中接入分布式能源可以避免有功功率的远距离传输，降低输电系统的传输容量，提高可再生能源的就地消纳能力。
随着可再生能源的大量接入，含高渗透率分布式能源的主动配电网具有潮流双向化、运行方式多样化、电力电量平衡概率化和源荷界限模糊化的特点，这也给配电网的安全运行带来的严峻的挑战。
同时，随着以电动汽车为代表的新型负荷的接入，电力市场的深化改革及电力系统需求侧响应的全面发展，配电网正发生全面深刻的变化和发展。
为缓解高渗透率分布式能源的不确定性对配电网带来的冲击，提升配电网对分布式能源的消纳能力，配电网应具备一定的灵活性。
电力系统的灵活性是指电力系统的元件能够及时、协调地调整其工作点，以适应系统运行条件的预期和意外变化。
为了提高主动配电网对分布式能源的消纳能力，需要对含高渗透率分布式能源的主动配电网的灵活性开展研究。
现有文献对于含高渗透率分布式能源的主动配电网的研究现状缺乏全面的综合和评价，此外，现有研究缺乏对含高渗透率分布式能源的主动配电网的灵活性改善方法的研究框架。
针对现有研究存在的不足，本文对现有的含高渗透率分布式能源的主动配电网的研究成果进行了分析、归纳和总结，并指出了含高渗透率分布式能源的主动配电网灵活性的发展趋势和潜在研究方向。
配电网阻塞管理
如何优化配电网运营和 调度管理，预防阻塞
3 负荷管理和控制策略
如何管理和控制负荷，避免过载和阻塞
阻塞应急处理与预案
1
阻塞应急响应策略和组织机构
如何响应阻塞事件，组织应急处理团队
2
阻塞处理的紧急预案和措施
如何制定紧急预案和防范措施，有效减少阻塞时间
3
事后总结和经验分享
预警系统的设计与应用
如何设计预警系统，有效预防配电 网阻塞
实时数据采集和分析
如何采集和分析实时数据，及时掌 握阻塞情况
阻塞风险评估与分析
风险评估
阻塞风险评估的指标和模型
风险分析
如何分析和评估风险等级，确定 应对策略
评估报告
如何完成阻塞风险评估报告
阻塞管理策略与措施
1 阻塞解除的操作流 2 优化运营和调度管
应急处理事后总结及经验分享、案例分析
阻塞信息共享与沟通
内部协作 外部沟通 案例分享和学习
内部部门之间的信息共享和协同 配电网阻塞的外部沟通和披露 如何分享阻塞案例和教训，进行行业沟通和学习
技术支持与人才培养
技术支持
如何获得配电网监测和管理系统的 技术支持
人才培养
如何培养电力行业技术人才，提高 管理和应急处理能力
配电网阻塞管理
随着电力发展的日新月异，配电网阻塞及停电的问题也越来越受 到各界的关注。本文旨在介绍配电网阻塞的原因和影响，以及如 何有效地监测、评估、管理和应急处理这些问题。我们将从不同 的角度来探讨这个话题，希望能够为读者提供有用的信息和思路 。
关于配电网阻塞管理
法规和政策
国家和地方政府出台的相关法 规和政策
行业合作与专家咨询
如何利用行业资源和专业咨询，推 进配电网阻塞管理
基于节点边际电价的含电动车汽车的配电网阻塞管理
基于节点边际电价的含电动车汽车的配电网阻塞管理在智能電网中，除了主要的运输功能，电动汽车作为分布式能源资源被广泛认为是宝贵的资产。
但是，当电动汽车渗透率比较高的时候，其连接到配电网并且无限制地反复充电可能在高峰期使得线路过载，造成阻塞。
现基于节点边际电价，以最小化充电费用为目标，提出一种方式来最优化电动汽车群的充电计划，有效实现含电动汽车的配电网阻塞管理。
标签：电动汽车；配电网；阻塞管理；节点边际电价0 引言电动汽车作为一种个人运输和城市配送的工具，由于其有助于减少二氧化碳排放，被广泛倡导使用。
然而，电力公司必须确定如何将广泛分布的电动汽车（特别当大量普通人群使用时）平滑整合进电网，即管理大量电动汽车的无序充电同时不造成配电网发生阻塞。
1 电动汽车负荷模型电动汽车大规模运用以后，其功率需求将会对电网产生一定的影响。
作为一种交通工具，电动汽车的使用属性的优先级要高于其充电特性，车主按照自己的行为习惯进行充电，而不是从电网角度。
因此，在定量评估电动汽车负荷影响之前，研究其充电负荷模型很有必要的。
1.1 影响电动汽车充电功率因素分析主要影响因素包括：电动汽车的保有量、电池容量、电动汽车的充电功率、用户行为等。
其中，前三者是可以事先得到的，而用户行为是随机的，事先不可得知，因此，研究电动汽车充电特性，需要全面考虑这些因素。
1.2 基于蒙特卡罗法的电动汽车负荷计算蒙特卡罗法（Monte Carlo method）是一种以概率统计理论为指导的，使用随机数来决解很多计算问题的数值计算方法。
其基本思想是：当所求解的问题是某种随机事件出现的概率，通过某种“实验”的方法，以这种事件出现的频率估计这一随机事件的概率并将其作为问题的解。
利用蒙特卡罗法研究大量电动汽车充电对电网的影响，能很容易得出大量电动汽车自由充电会造成日基础负荷“峰上加峰”的结果，这说明大量电动汽车的自由充电会存在造成配电网发生阻塞的可能。
2 节点边际电价的阻塞管理手段20世纪70年代，MIT的F.C.Schweppe教授提出实时电价的数学模型，此后该理论发展至今被规范地称为节点边际电价（Locational Marginal Price，LMP）。
含高渗透率分布式能源的配电网阻塞管理综述
含高渗透率分布式能源的配电网阻塞管理综述发表时间：2018-08-08T18:32:44.603Z 来源：《基层建设》2018年第19期作者：王晓力[导读] 摘要：随着配电网中分布式能源渗透率的逐渐提高，其组成成分较与传统配电网发生了巨大的改变，调度手段也呈现出多样化，不合理的调度策略和无约束或无引导的用电行为会引起配电网的阻塞，所以配电网阻塞管理势在必行。
中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司湖北武汉 430071摘要：随着配电网中分布式能源渗透率的逐渐提高，其组成成分较与传统配电网发生了巨大的改变，调度手段也呈现出多样化，不合理的调度策略和无约束或无引导的用电行为会引起配电网的阻塞，所以配电网阻塞管理势在必行。
本文在总结国内外阻塞管理方式的基础上，将阻塞管理机制分为直接控制和市场机制两类：直接控制包括：网络重构、无功功率控制以及有功功率控制；市场机制包括：日前动态电价、配电网容量市场、日内影子价格以及灵活服务市场。
关键词：阻塞管理；直接控制；分布式能源；配电网；市场机制0引言随着能源安全、环境污染和全球气候变暖的趋势日渐严重，风力发电和光伏发电等分布式电源（distributed generation，DG）的发展越来越受到人们的关注[1]。
近年来，作为需求侧的新起之秀，电动汽车[2]在很多国家尤其是发达国家得到了快速发展。
随着配电网中分布式能源（distributed energy resources，DER）渗透率的逐渐提高[3]，DER作为配电网源-荷协调的重要组成部分越来越受到人们的重视[4]。
然而，无约束或无引导的用电行为和不合理的调度策略，则可能导致配电网出现负荷尖峰和阻塞等问题，影响配电网的安全与经济运行。
本文在结合国内电力市场实际情形的基础上，总结国内外配电网阻塞管理机制。
1 阻塞管理的直接控制模式网络重构：通过改变常开或常闭开关的状态达到改变配电网网络结构的目的，从而更好地将电能输送到用户侧[5]。
高渗透率分布式电源接入下电网面临的问题及保护技术PPT课件
1 背景及研究内容 国家电网公司“十二五”科技发展规划三个研究领域
大电网安全与保护技术
网源协调技术
配用电技术
新能源、分布式电源 仿真建模
新能源发电及接入
分布式供电
新能源发电及接入
大规模新能源发电并网基 础平台研究建设
分布式新能源与配用电协 调发展技术
新能源智能发电技术研究 新能源智能调度支撑技术
DG故障暂态机理
1、研究DG故障暂态特性 2、建立能够表征DG故障特性的暂态模型 3、故障穿越运行的DG影响大电网原有保 护及紧急控制装置的机理。
12
2 DG接入电网面临的技术问题
研究DG对外部所呈现的功率输出变化特性，构建相应模 型；研究在规划年限内大量DG不断接入下的中长期负 荷预测的基本方法.
新型保护系统构建
研究含有高渗透率DG的大电网保 护的基本理论、构建模式、整定 配合原则，探讨新的保护理论、 方法，为保证大电网的运行安全
提供理论和技术支撑。
新型电网运行方式及保护配合机制
根据DG的类型、接入方式和其在配电网中的作用 ，从保证大电网和DG运行安全的角度出发，研究 不同分布式电源解列和故障穿越运行的基本原则， 以及配电网保护与DG保护的协调配合机制
16
2 DG接入电网面临的技术问题
➢2.5 含高渗透DG的大电网的电能交易模式与技术—关键课题
新能源发电输送技术
分布式供电
7
DG的特性及并网 含DG的配电网技术
微网关键技术 虚拟电厂技术
微网关键设备 DG供电试验及示范工程
1 背景及（DG）的电网系统为研究对象： （1）论述高渗透率DG接入下电网面临的主要技术问题 （2）探讨继电保护领域关注的问题和
3
含高渗透率光伏配电网分布式电压优化控制
仿真结果
分析不同场景下，优化控制策略对系统电压的改善效果， 包括电压波动、闪变等电能质量指标。
优化控制策略实验验证
实验平台
搭建实际的光伏配电网实验平 台，包括分布式光伏、储能系
统、负荷等。
实验内容
在实验平台上验证优化控制策略的 实际效果，比较优化控制策略与常 规控制策略的差异。
实验结果
通过实验验证，证明优化控制策略 可以有效改善系统电压，提高电能 质量。
收集配电网的实时数据，包括电压、 电流、功率等。
数据分析
对采集的数据进行深入分析，提取关 键信息，为优化控制提供依据。
模型构建
根据分析结果，建立优化控制模型， 确定最佳的控制策略。
策略实施
将控制策略转化为具体的控制指令， 发送给相应的分布式能源设备，实现 配电网电压的优化控制。
04
含高渗透率光伏配电网 分布式电压优化控制效 果
可以进一步研究不同运行条件下的控 制策略，以适应更多复杂情况下的配 电网运行。
研究成果推广与应用前景分析
本文所提出的分布式电压优化控制策略 具有普适性，可以应用于含高渗透率光 伏配电网以外的其他类型配电网。
随着新能源技术的不断发展，含高渗透率光 伏配电网将越来越普及，因此本文所研究的 分布式电压优化控制策略具有广泛的应用前 景。
01
02
03
光伏电池物理模型
基于能量平衡方程，描述 了光伏电池输出电流、电 压和温度之间的关系。
光伏电池数学模型
简化的数学表达式，用于 描述光伏电池的电压和电 流关系。
模型参数
包括光伏电池类型、开路 电压、短路电流、温度等 。
分布式电源与配电网交互关系
分布式电源并网运行
通过电力电子接口，实现与配电网的交互。
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含高渗透率分布式能源的配电网阻塞管理综述
摘要：随着配电网中分布式能源渗透率的逐渐提高，其组成成分较与传统配电
网发生了巨大的改变，调度手段也呈现出多样化，不合理的调度策略和无约束或
无引导的用电行为会引起配电网的阻塞，所以配电网阻塞管理势在必行。
本文在
总结国内外阻塞管理方式的基础上，将阻塞管理机制分为直接控制和市场机制两类：直接控制包括：网络重构、无功功率控制以及有功功率控制；市场机制包括：日前动态电价、配电网容量市场、日内影子价格以及灵活服务市场。
关键词：阻塞管理；直接控制；分布式能源；配电网；市场机制
0引言
随着能源安全、环境污染和全球气候变暖的趋势日渐严重，风力发电和光伏
发电等分布式电源（distributed generation，DG）的发展越来越受到人们的关注[1]。
近年来，作为需求侧的新起之秀，电动汽车[2]在很多国家尤其是发达国家得
到了快速发展。
随着配电网中分布式能源（distributed energy resources，DER）渗透率的逐渐提高[3]，DER作为配电网源-荷协调的重要组成部分越来越受到人们的重视[4]。
然而，无约束或无引导的用电行为和不合理的调度策略，则可能导致配
电网出现负荷尖峰和阻塞等问题，影响配电网的安全与经济运行。
本文在结合国
内电力市场实际情形的基础上，总结国内外配电网阻塞管理机制。
1 阻塞管理的直接控制模式
网络重构：通过改变常开或常闭开关的状态达到改变配电网网络结构的目的，从而更好地将电能输送到用户侧[5]。
通过网络重构解决阻塞问题，对于用户而言
无需调整用电计划，不会产生额外的用电成本。
无功功率控制：借助于灵活交流输电装置，可控负荷以及DER等来解决欠电
压或过电压问题，特别是对于配电线路较长电压问题更为严重的系统，无功控制
显得尤为重要。
无功功率的调节需要配电网中无功设备的调整，文献[6]利用OLTC结合系统的无功控制实现解决阻塞的目标。
有功功率控制：有功功率控制[7]主要是针对用户侧而言，将用户侧的可控负
荷当做调节手段[8]，以调整费用为目标。
2 阻塞管理的市场机制
阻塞管理的市场机制是指利用价格信号或用电需求合同，激励用户灵活调整
用电行为的市场方法。
日前动态电价（Day-ahead Dynamic Tariff）[9]：此模式利用可控负荷对价格的敏感度，DSO将线路容量作为约束通过节点边际电价求取最低的日前电价达到既
节省用户费用又解决系统阻塞的目的。
配电网容量市场[10]：该方法将配电网的容量分配给具有最优价格的集群，
其市场调节过程如下：步骤1，DSO将初始电价（几乎为零）提供给各集群；步
骤2，各集群根据DSO提供的电价优化用电安排，并将用电计划反馈给DSO；步
骤3，DSO根据各集群的用电计划，计算潮流是否满足线路容量约束，若出现越
限的情形，则提高对应越限时段的电价，并重新提供给各集群，至第2步；若未
越限，则至下一步；步骤4：整理发布优化得到的用电计划和各时段电价。
日内影子价格：文献[6]根据日内影子价格来进行各负荷集群的优化调度，影
子价格和新的最佳调度策略由迭代确定。
灵活服务市场[11]：各负荷集群不需要直接购买配电网容量，只需制定自己
的需求计划（不需要考虑系统约束），但是DSO需要购买解决阻塞问题的灵活容
量。
负荷集群可以售卖自己的需求量，由DSO来决定是否购买这部分容量。
3 结论
本文在未来DER高渗透率的配电网基础上，总结了配电网的阻塞管理机制，
并根据各自的特点将其分为直接控制和市场机制两种模式。
直接控制：网络重构、无功功率控制、有功功率控制；市场机制：四种机制都将DSO与DER作为市场的参与者，日前动态电价、配电网容量市场、日内影子价格、灵活服务市场。
参考文献：
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[10]Hu J，You S，Lind M，et al.Coordinated Charging of Electric Vehicles for Congestion Prevention in the Distribution Grid[J].IEEE Transactions on Smart Grid，2014，5（2）：703-711.
作者简介：
王晓力（1986-），男，工程师，硕士研究生，研究方向为电力系统优化调度；。