基于低压配电台区运行特性的储能控制策略
低压配电台区电能质量问题及相关治理措施
低压配电台区电能质量问题及相关治理措施1. 引言1.1 研究背景低压配电台区电能质量问题及相关治理措施引言：随着我国经济的快速发展和城市化进程加快，电力消费量急剧增加，对低压配电台区的电能质量要求也越来越高。
现实中我们却发现，低压配电台区存在着许多电能质量问题，如电压波动、谐波扰动、电压暂降等，严重影响了供电可靠性和用电设备的正常运行。
近年来，随着电力系统的智能化与信息化进程不断加快，越来越多的电力设备在低压配电台区得到应用，这对电能质量提出了更高的要求。
研究低压配电台区电能质量问题及相应的治理措施显得尤为重要。
本文将从低压配电台区电能质量问题分析、存在的主要原因、治理措施等方面展开研究，旨在探讨如何提高低压配电台区的电能质量，为我国电力系统的发展提供技术支持和参考依据。
1.2 研究目的研究目的是为了深入探讨低压配电台区电能质量问题的根源，分析存在的主要原因，并提出有效的治理措施和建议。
通过研究，我们旨在为改善低压配电台区电能质量，提高供电可靠性和稳定性，确保用户用电安全，提升电网整体运行水平提供理论支撑和实践指导。
通过本研究，希望可以为低压配电台区电能质量管理的未来发展方向提供参考，为电力行业可持续发展做出贡献。
通过研究低压配电台区电能质量问题的解决关键以及加强配电台区管理的重要性，为相关领域的决策制定和政策执行提供科学依据，推动我国电力系统的改革和发展。
在这一背景下，本研究的目的在于全面了解低压配电台区电能质量问题及其相关治理措施，促进电力行业的健康发展和可持续运行。
1.3 研究意义低压配电台区电能质量问题及相关治理措施一直是电力行业关注的热点问题。
研究低压配电台区电能质量的意义在于为电力系统的稳定运行提供理论基础和技术支持。
低压配电台区是电力系统的重要组成部分，其电能质量直接影响到用户的用电质量。
研究低压配电台区电能质量问题可以有效提高用户的电能质量体验，满足用户对电能质量的需求。
低压配电台区电能质量问题的研究对于优化电力系统运行具有重要作用。
面向配电台区的分布式储能装置的研制与应用
面向配电台区的分布式储能装置的研制与应用摘要：为改善农网配电台区季节性、时段性过载以及提高台区清洁能源消纳、降低线损，在台区变下接入分布式储能装置。
本文通过分析配电台区运行现状，针对台区目前存在的痛点问题提出台区分布式储能装置设计方案。
最后，通过安徽省无为市农网台区示范项目验证分布式储能装置提高配电台区电能质量的有效性和可行性。
关键词：分布式储能系统；配电台区；电能质量Abstract：In order to improve the seasonal and time-frame overload of rural power distribution stations, increase the clean energy consumption and reduce line loss, a distributed energy storage deviceis connected under the stations. In this paper, based on the analysisof the current status of rural power distribution stations, the design scheme of distributed energy storage device is put forward for the existing pain points of distribution platform. Finally, the effectiveness and feasibility of the distributed energy storage device to improve the power quality of power distribution station areverified through the demonstration project of Rural power distribution station in Wuwei, Anhui Province.Key Word：distributed energy storage system；power distribution stations；power quality0引言随着我国经济发展和社会进步，工农业生产以及民生用电量也在逐年攀升，用电需求呈多元化趋势发展，对电力部门的供电要求也越来越高。
一种基于低压单级式PCS的储能系统
第 33 卷 第 12 期2020 年 12 月江西电力职业技术学院学报Journal of Jiangxi Vocational and Technical College of ElectricityVol.33 No.12Dec.2020一种基于低压单级式PCS的储能系统冯浩洋，郭文翀，李健（广东电网有限责任公司计量中心，广东广州 518049）摘 要：储能系统提高了发用电的灵活性，实现了用电峰谷的转移，给用户带来了实实在在的经济效益。
主要分析了基于低压单级式储能变流器（PCS）的储能系统，通过各种智能算法控制PCS与储能电池，实现电网负荷功率因数控制、储能电池功率管理、电能质量优化监控、系统多种运行模式智能切换等功能，能够完成电力电网与储能电池之间交直流电力互换，实现电力设备和电力系统二者之间电能互通，起到电力系统调峰调频、功率分配优化、电网安全绿色稳定运行的作用。
关键词：储能系统；储能变流器；电池管理系统中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1673-0097(2020)12-0008-030 引言电能具有即发即用的特点，电能的供应和需求之间存在时间不完全同步的问题以及空间的分布差异。
为了解决上述问题，可以通过储能系统实现电能供给的时空解耦，把一段时期内暂时不用的多余能量通过储能装置收集并储存起来，或运往能量紧缺的地方再使用，使发电用电无须实时平衡。
依托用户侧的储能技术，用户可响应电网发布的需求响应，由此带来的负荷峰谷转移，在一定程度上让电网运行得更加稳定、安全、高效［1~3］。
站在需求侧角度来看，储能系统对提高用能经济性大有裨益。
储能系统控制储能变流器（Power Conversion System，PCS），可以实现能量的双向流动，观察电能流向可以发现：在谷电价时，电能由电网流向储能电池；在峰电价时，电能由储能电池流向电网或用户。
在电能多个主体的互动流动过程中，储能系统的业主利用峰谷差电价赚取收益。
基于共享储能的台区多元负荷协同控制策略
基于共享储能的台区多元负荷协同控制策略摘要：大规模可再生能源贡献的不确定性对电力系统构成严重挑战[1]，特别是在不确定性较大的台湾电网，需要协调和灵活的监测方案，以确保供求平衡储能的快速充电和放电特性可以有效地减少电网与用户供求之间的不平衡[3]。
用户方储能技术目前正在发展，特别是开发新的储能技术，推广和应用储能的高成本以及用户方储能商业模式仍在探索之中。
关键词：基于共享储能；台区多元负荷；协同控制策略引言随着经济的发展和电气设备的增加，电力需求增加。
工业用户对电力的需求往往集中，电力负荷的峰值差别较大，给电力系统的运作带来了严峻的挑战。
在电力消耗最大的情况下，用户负荷较高，影响了电力网络的稳定运行；因此，指导用户以适当的价格移动不必要的峰值负荷，可以大大降低峰值功率期间的电压，确保电力系统的可靠性，同时有效地降低电力系统为了应对用户用电峰值过高而投入的高额的建设成本。
一、储能的发展背景“碳达峰、碳中和”目标的提出是应对气候变化的主要措施，大力开发可再生能源对于应对气候挑战和能源危机至关重要。
国际能源机构(能源机构)发表了一份题为《2021年可再生能源:到2026年的分析和预测》的报告，其中指出，全球可再生能源发电装机容量将比2020年增加60%以上。
光伏和风能具有较大的间歇性和波动性，直接接入电网可能影响电力系统的稳定性，而储能则是可再生能源大规模开发和稳定运行的重要基础设施和支持技术在支持开发可再生能源的同时，在能源储存行业开发可再生能源本身也是至关重要的。
目前，全球能源储存以抽水蓄能为主，但在选址和建设方面存在一定的局限性，资源有限且经济型较差。
以电化学储能为代表的新型储能是灵活设计的，不受地理因素的影响，适合不同类型的储能方案。
随着新的能源储存设施的规模不断扩大，上游资源的安全、能源储存系统整个生命周期的碳排放以及能源储存系统报废后的回收等问题开始受到关注。
因此，我们提出了可再生能源储存的概念，办法是在四个领域发展绿色能源储存技术:长期设计、低碳制造、高效运输和环境回收，以及进一步发展循环经济的经济模式，以促进新的环境和可持续发展。
基于电压拟合的有源低压配电网储能优化配置
基于电压拟合的有源低压配电网储能优化配置摘要：带有光伏接收器的低压配电网可能会导致过电压，而在用户一侧配置备用电源可以很好地调节电压，同时也可借助潮流计算的形式，解决电压获取问题。
此外，文中还提出在电压基础上优化能量分配的方法：产生光伏功率和存储能量模型；使用户电压和主表电压与用户之间的主动联系，并据此建立了最佳储存能量分配模式；使用低压站实际运行数据进行模拟。
建议的方法可以更准确地计算局部电压，在家庭能够获得光伏存储装置的地方，可以有效地管理最佳的储存配置。
关键词：户用光伏；储能；低压台区；优化配置；电压曲线拟合前言能源是人类社会发展的动力，是国民经济发展和人民生活水平提高的重要物质基础。
当今，石油、煤炭等常规能源有限，无法满足社会持续增长的能源需求，曾经多年的过度开发利用，已造成严重的环境问题。
“绿水青山就是金山银山”，为了人民福祉和子孙后代永续实现福祉，开发再生能源关系到国计民生。
中国大部分农村地区幅员辽阔，地势宽广、日照条件极佳，太阳能覆盖面广，太阳能光伏发电技术是近些年来太阳能利用领域中发展最前沿的研究领域，很多地方政府依照地理优势，在一部分农村地区，其安装的分布式光伏组件适配器的网络，可能因能量的传输等原因，导致传输电压过高的情况，从而储能技术的重要性越发明显。
近年来，随着时代和科技的向前发展，光伏技术的也得到了长足的发展，储能技术的突破为解决这一问题提供了契机，在当下储能被广泛应用于削峰填谷，抵消光伏能量的波动，使可再生能源的网络接收器在诸多方面得到提升，但是高昂的储能成本，变为当下科研界一个急需要解决的问题。
在目前的光伏储能模式下，如何合理配置其容量是非常必要的，国内外的科研人员已经进行了大量的研究并获得成效，光伏功率因数和有效的储能调节手段都得到了拓展，建议采用这种方式对低压配电网的有功电压进行控制，采用双迭代遗传算法进行求解，基于安全性和经济性考虑，建议采用合理的配电网优化模型，将有源网络中的损耗降到最小，并将电压限制到最大，为了获得最佳的折中方案，对渗透率进行了优化。
低电压台区原因分析及措施探讨
低电压台区原因分析及措施探讨程杰章【摘要】本文主要分为两点来展开，一是对台区低电压产生的原因及对这些可能的原因做分析；二是根据原因及分析对台区低电压进行治理。
在治理中又分为两方面，一方面是在现有台区低电压的治理，提出台区首端电压偏低治理措施和台区首端电压合格末端电压偏低治理措施；另一方面是对新建台区进行合理的规划和设计，主要从配电变压器的选址与容量选择、导线的选择、无功补偿配置三点进行探讨。
【期刊名称】《低碳世界》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】2页(P42-43)【关键词】低电压;台区治理;无功补偿;首端电压;配电变压器【作者】程杰章【作者单位】重庆涪陵电力实业股份有限公司，重庆涪陵408000【正文语种】中文【中图分类】TM711在电力系统中，台区是指（一台）变压器的供电范围或区域。
低压台区就是指某台变压器低压供电的区域。
划分低压台区，是为了用电管理的需要，在人员分工，设备维护、电量计算，线损统计等方面管理的更规范、科学。
1.1 台区产生低电压的原因（1）供电半径大。
中压线路供电半径过大，线路压降增大，中压线路的末端电压偏低，进而造成配电变压器的出口电压低。
低压配电台区供电半径大，低压线路压降增大，导致低压线路的末端电压低。
（2）导线截面积小。
中压线路由于选型标准较低，导线线径小，线路压降大，引起线路的末端电压偏低，进而造成配电变压器的出口电压低。
由于低压线路、接户线和进户线的选型标准较低，导线截面积相对较小，线路电压损耗较大，造成线路末端电压低。
（3）存在设备老化现象。
部分10kV线路、低压线路、接户线、进户线或客户内部线路由于运行年限较长，老化现象严重，导线断股或漏电，造成电压损耗大，也会产生低电压问题。
（4）线路重载过载。
中压线路重载过载，也会造成线路压降增大，导致线路末端电压低，进而引起低压电网电压低问题。
此外，配电变压器重载过载，变压器内部电压降增大，出口电压偏低，也会造成线路末端电压低。
储能设备控制策略
储能设备控制策略储能设备是指能够将电能、化学能、机械能等形式的能量转化为可储存的形式，并在需要时释放出来供应能量的设备。
在能源转型和可再生能源发展的背景下，储能设备的应用越来越广泛。
然而，储能设备的高效运行离不开科学合理的控制策略。
本文将介绍几种常见的储能设备控制策略，并探讨其优缺点。
1. 基于电池管理系统的控制策略电池是最常见的储能设备之一。
基于电池管理系统的控制策略通过监测电池的电压、电流、温度等参数，实时调整充放电电流和电压，以提高电池的充放电效率和寿命。
该策略可以根据负载需求和电网要求，合理调度电池的充放电功率，实现最优的能量利用和电网支持。
2. 基于能量管理系统的控制策略能量管理系统是对储能设备进行整体管理和调度的系统。
该策略通过对能源的需求、供应和储存进行优化，实现能量的高效利用和平衡。
能量管理系统可以结合电池、超级电容器、压缩空气储能等多种储能技术，根据负荷和电网情况，动态调整储能设备的运行状态，以实现能量的最优配置和调度。
3. 基于最大功率点追踪的控制策略最大功率点追踪是太阳能光伏发电系统中常用的控制策略，也适用于其他类型的储能设备。
该策略通过实时跟踪负载特性和储能设备的特性曲线，调整充放电功率，使储能设备工作在最大功率点附近，最大限度地提高能量转化效率。
这种策略能够有效提高储能设备的输出功率和能量利用效率。
4. 基于预测模型的控制策略预测模型是储能设备控制策略中常用的一种方法。
通过对负载需求、能源供应和储能设备状态的预测，可以提前做出充放电策略的决策，以实现能量的平衡和优化。
预测模型可以根据历史数据和实时监测数据，利用统计学和机器学习等方法建立，并可以根据实际情况进行修正和优化。
5. 基于能量回收的控制策略能量回收是一种将系统中的剩余能量进行收集和利用的策略。
在一些特定的应用场景中，储能设备可以通过回收系统中的余热、余电等能量，实现能量的再利用和提高系统的能效。
这种控制策略可以在储能设备的充放电过程中，通过能量回收装置将系统中的余能进行收集，并再次供应给系统或其他载体，从而提高能量的利用效率。
基于台区融合终端的去中心化的“12345”管理新模式
基于台区融合终端的去中心化的“12345”管理新模式摘要：低压的精益化管理是加快建设“数字闽电、深入开展新时代“双满意”工程，构建数字化生态的重要领域。
围绕数字化转型，公司按照“构建一个体系、夯实两个基础、提升三个能力、匹配四个全面、支撑五个应用”的思路，构建面向新型电力系统的台区去中心化“12345”管理新模式。
一是构建去中心化工单应用体系；二是夯实台区管理基础、数字应用基础；三是以提升台区全景监测能力、精益管控能力、自治自愈能力；四是建成终端全覆盖、营配全交互、光伏全接入、业务全上线四个“全面”；五是构建“五大应用”，夯实低压图模基础管理、智能工单优化传统业务管理模式、提升以可靠性为中心的配网管理、支撑优质服务、面向新型电力系统开展新兴业务接入。
关键词：融合终端；智能工单；台区监测；光伏接入一、建设背景（一）助力新型电力系统建设关键环节在国家“双碳”发展战略目标的指引下，构建以新能源为主体的新型电力系统是大势所趋，随着大量分布式电源、柔性负荷、储能等分布式资源爆发式地接入配电台区，导致配电网结构形态、功能及运行特性逐渐从单向配送型向有源互动型发展。
低压配网运行管理面临三大挑战：一是低压智能化设备设备种类多、接口差异大、规约不统一、信息数据量大，导致低压设备接入效率底下；二是沿海地区易受台风影响、运维量大，与薄弱的配网运维人员力量之间矛盾凸显；三是随着大量分布式电源和随机性负荷接入，可能造成配电台区电压不稳定、谐波含量高、变压器超载、故障频发等问题。
配电台区安全、高效、可靠运行，对保障社会稳定和长治久安，助力“双碳”目标实现，具有重要现实意义。
（二）加快配网数字智能转型必然选择大力实施创新驱动发展战略，抓住产业数字化、数字产业化赋予的新机遇，运用新一代数字技术为实体经济、传统产业赋能。
能源互联网是以电网为平台，深度融合先进信息通信技术、控制技术与能源技术的智慧能源系统。
电网设备泛在互联、高效互动和智能开放是建设能源互联网的基础前提。
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DOI: 10.12677/sg.2020.103013
文章引用: 易斌, 梁崇淦, 赵伟, 赵赫. 基于低压配电台区运行特性的储能控制策略[J]. 智能电网, 2020, 10(3): 121-130. DOI: 10.12677/sg.2020.103013
易斌 等
收稿日期：2020年6月6日；录用日期：2020年6月21日；发布日期：2020年6月28日
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1. 引言
配电网是国民经济和社会发展的重要公共基础设施，随着以“智能电网”和“泛在电力物联网”为 基础的“三型两网”战略目标的提出，利用智能设备保障配电网供电质量的重要性日益凸显。在低压配 电网中，配电台区供电电能质量和供电可靠性直接影响着居民正常生产、生活。实际上，《电力发展“十 三五”规划(2016~2020 年)》也早已明确提出要升级改造配电网，推进智能电网建设，满足用电需求，提 高供电质量，并着力解决配电网薄弱问题。
2. 考虑配电台区运行特性的储能系统应用
配电网是电网各领域中直接关联用户的重要环节，具有覆盖面积广、运行工况复杂的特点，配电台 区作为其重要设备，是连接电网和用户的重要枢纽，考虑低压配电台区运行特性，对解决配电网供电质 量问题具有重要意义。
实际上，配电网台区变压器运行面临众多问题，主要有：1) 台变已面临重载或处于重载运行中(部分 用户负荷已采取错峰用电措施，否则台变重过载，影响电网运行安全)；2) 生产用电负荷启停对台区有较 强冲击性，会造成低电压投诉；3) 台区馈线实际三相电压不平衡超过基准值，引起电能质量问题；4) 台 区计划新增台变进行负荷拆分，但投资受限。具体公用台变日负荷曲线如图 1 所示。
低压配电台区是配电网的重要节点设备，其运行特性直接关系用户侧电能质量，由于负荷波动等原 因导致的配电台区过载或不平衡运行问题，是配电网供电质量的主要问题之一。传统一般采用装设调压 平衡装置、对变压器进行扩容升级、新建改造等方式改善配电台区运行状况，这些手段往往只能解决单 一问题，且实施周期长，容易造成设备利用率低、电网投资效益差等问题。储能作为一种新兴的解决方 案，其发展快速、成本不断下降，可提供削峰填谷、无功支撑等功能，发挥改善电能质量、延缓配电设 备扩容升级等作用[1] [2]。实际上，国内外已对储能系统在配电网中的应用进行了广泛研究[3]-[14]。但 目前的研究主要集中在储能选址定容和接入储能后潮流优化控制方面。文献[9]从经济性角度对储能系统 容量配置进行分析，文献[10]基于储能系统在配电网各应用场景的经济价值建立了储能优化配置模型，文 献[11]提出结合遗传算法和二次规划的方法对储能系统进行优化规划与配置，文献[12]提出了对不同分布 式储能系统的容量配置和接入位置优化方法，这些方法对配电网储能优化配置和接入选址提供了很好指 导原则。文献[13]采用 Benders 分解方法实现储能系统对电网各点电压的优化控制，文献[14]给出了配网 多点分散储能系统协调控制策略，实现对配网馈线潮流的优化。以上研究均未针对配电台区常见的配变 重过载、三相不平衡、电压越限等问题进行统筹考虑，未根据台区负荷特性给出对应的优化控制策略及 解决方案。
无功功率方面，电网中无功电源所发出的无功功率与无功负荷及电网中的无功损耗平衡直接影响着 电压状况。当配电网出现无功不足时，就会出现低电压或损耗增大的情况，而这也是是影响配电网供电 质量的主要因素之一。实际上，通常，电网中无功补偿会依据变电站的电压等级进行对应配置，一般来 说，电压等级越高，所配置的无功补偿容量比越高。而在低压配电网中，10 kV 等级线路或台区的电容 器安装容量较小，仅为配电变压器安装容量的 0.05~0.1，因此低压配电网中的无功补偿配置容量较低； 此外，为避免线路“轻载”时导致供电电压过高，配备容量会进一步减少，因而，无功功率会由高电压 等级向下一等级进行流动以实现其无功补偿效果，这也造成大量无功在配电网中流动。实际上，配电网 线路低电压多是由短时段负荷增大而导致的电压跌落，该问题通过加装传统电容器无法解决的问题。可 通过利用储能系统进行无功功率的充放电控制，从而实现其无功补偿作用。
摘要
为改善因负荷波动带来的低压配电网三相不平衡和低电压等电能质量问题，因地制宜推进配电侧储能 应用，充分发挥其在配电网侧的应用价值。考虑低压配电台区运行特性，提出适于低压配电台区的储 能系统应用控制策略，通过对储能系统的功率控制，实现其改善配电网供电质量的效果。最后，以简 单配电网模型为例进行仿真验证，结果表明，所提低压配电台区储能系统控制策略具有可行性和有效 性。
123
智能电网
易斌 等
3. 储能系统结构设计与控制策略
3.1. 主拓扑结构设计
考虑配网中低压配变台区运行特性，针对储能双向变流器提出如图 2 所示拓扑结构，控制实现储能 系统对交流输出侧各相有功、无功的分相调控。
由图 2 知，储能双向变流器主要包括 DC/AC 变换器和单相隔离变压器等。其中，DC/AC 变换器采 用三个独立单相全桥电路结构。储能系统通过三个单相隔离变压器接入电网，并通过实时跟踪检测并网 点电压、电流，主动跟踪配电台区或线路的运行情况。通过电流互感器实时监测负载电流，装置进行电 压电流信号采样，通过零线电流、相电流分析线路是否处于三相不平衡状态，同时计算达到三相平衡状 态时各相所需转换的电流值，将信号发送给储能系统逆变器装置驱动，从而达到三相负载电流平衡控制 或无功补偿的目的。
Keywords
Distributed Energy Storage, Low-Voltage Distributed Network, Application Mode, Operation Control
基于低压配电台区运行特性的储能控制策略
易 斌1，梁崇淦1，赵 伟2，赵 赫2,3 1广东电科院能源技术有限责任公司，广东 广州 2广东电网有限责任公司电力科学研究院，广东 广州 3湖南大学，湖南 长沙
Smart Grid 智能电网, 2020, 10(3), 121-130 Published Online June 2020 in Hans. /journal/sg https:///10.12677/sg.2020.103013
Control Strategy of Energy Storage Application Based on Operation Characteristics of Low Voltage Distribution Area
Figure 1. Typical load curve of a public low voltage distribution area in 2018 图 1. 某公用台变 2018 年典型日负荷曲线
基于配电台区变压器运行所面临的问题，对台变运行特性进行分析，以寻求优化解决方案，本文主 要从有功功率和无功功率两方面进行考虑。有功功率方面，我国配电网通常采用三相四线制接线方式， 而单相负荷、非线性负荷不断增长，造成配电台区三相有功不平衡运行现象时有发生，并直接导致线路 损耗加大、台区运行不经济。利用储能系统进行有功功率的充放电控制，实现电能的时空平移，对短时 波动负荷进行“削峰填谷”，从而有效改善配电网三相不平衡运行状况。
Received: Jun. 6th, 2020; accepted: Jun. 21st, 2020; published: Jun. 28th, 2020
Abstract
In order to improve the power quality problems such as three-phase unbalance and low voltage of low-voltage distribution network caused by load fluctuation, the energy storage application of the distribution network side is promoted according to local conditions, and its application value on the distribution network side is exerted. Considering the operating characteristics of the low-voltage power distribution station area, the energy storage system control strategy applicable to the low-voltage power distribution station area is proposed. Through the phase-separated control of the energy storage system, the effect of improving the power supply characteristics of the distribution network is realized. Finally, a simple distribution network model is taken as an example to verify the simulation. The results show that the control strategy of the energy storage system in the low-voltage distribution area has strong feasibility and effectiveness.
为此，本文结合低压配电网实际情况，对低压配电台区储能系统应用控制关键技术进行研究，提出 适于低压配电台区应用储能系统的结构设计与控制策略，通过仿真分析验证该结构设计的有效性及控制