新型有源配电网运行调控技术

本书从我国新型有源配电网发展形势及技术现状出发，首先介绍了新型有源配电网的组网装置及形态特征，阐述了有源配电网的典型场景；从分布式光伏功率预测、用电行为特性分析、需求侧响应、边缘节点感知优化配置等方面介绍了新型有源配电网智能感知技术；提出了新型有源配电网承载力动态评估技术，对研发的光伏承载力评估系统设计方案及功能应用进行了阐述：研究提出了配电台区资源优化配置、源网荷储互动及边缘自治决策技术，介绍了自主研制的配电台区光伏感知决策一体化终端：研究提出了中压配电网光伏集群云边协同优化调控的架构、模型和算法，并进行了案例分析：在此基础上，阐述了有源配电网分布式光伏并离网主动控制、电能质量统一调控及多模态平滑切换等技术，介绍了分布式储能参与电网一次调频的容量配置、控制策略及控制系统结构设计方案：针对分布式电源点多面广的现状，研究提出了分布式电源集群控制架构及策略，介绍了研制的主动支撑型分布等

前言

1 概述

2 新型有源配电网组网形态
2.1 直流配电网典型结构及选取原则
2.2 主要组网装置及形态
2.3 有源配电网典型场景
3 新型有源配电网智能感知
3.1 分布式光伏功率预测
3.2 光伏用户用电行为特性分析
3.3 电力用户画像分析
3.4 边缘节点感知优化配置
4 新型有源配电网承载力动态评估
4.1 承载力评估模型
4.2 评估模型求解方案设计
4.3 承载力评估系统开发
5 新型有源配电网云边协调调控
5.1 配电网资源优化配置
5.2 配电台区源—网—荷—储协同互动
5.3 配电台区分布式光伏边缘自治决策
5.4 中压配电网云边协同调控
5.5 负荷直控技术
6 新型有源配电网分布式光伏主动支撑
6.1 分布式光伏并网功率控制
6.2 分布式光伏并网主动支撑
6.3 分布式光伏离网主动支撑
6.4 分布式光伏电能质量治理
6.5 分布式光伏多模态平滑切换
7 新型有源配电网分布式储能主动支撑控制
7.1 分布式储能参与一次调频容量配置
7.2 分布式储能参与一次调频的控制策略
7.3 分布式储能功率控制系统设计
8 新型有源配电网光伏集群协调支撑
8.1 控制架构
8.2 主动支撑型光伏样机研制
9 新型有源配电网快速保护
9.1 配网拓扑自识别
9.2 基于 5G 的智能分布式馈线自动化技术
9.3 基于 5G 的多端差动保护
9.4 后备保护技术
9.5 主站系统集中式故障定位
9.6 配网快速保护终端研制
10 新型有源配电网供电快速恢复
10.1 有源配电网可靠性评估
10.2 配电网故障就地自愈方法
10.3 有源配电网故障恢复

随着我国“四个革命、一个合作”能源发展新战略的提出和能源清洁低碳转型战略的 推进，我国新能源尤其是中压分布式新能源持续保持快速发展，新能源发电总装机容量连 续多年位居世界第一位。2021 年全国分布式光伏新增装机超过集中式光伏，截至 2023 年 底，全国新能源发电总装机容量达 12.8 亿千瓦，占全国发电总装机的比例超过 40%，分布 式光伏装机 2.54 亿千瓦，新能源整体呈现分布式与集中式并举的发展形势。 大规模分布式电源、储能及新型负荷广泛接入各级配电网，配电系统由传统的放射状 交流无源系统向末端源网荷储互动、交直流混合系统演变，进而呈现出多元融合与多态混 合的新型有源配电网形态。2024 年 2 月，国家发改委和国家能源局联合发布的《关于新形 势下配电网高质量发展的指导意见》为新型有源配电网的发展指明了方向。 规模化分布式光伏接入配电网，给配电网的安全可靠运行带来严峻挑战，突出表现在 以下几个方面：一是传统配电网设备信息化和智能化水平低，电力调控中心无法感知分布 式光伏的状态信息，缺乏调控分布式光伏的技术手段，只能采用盲调方式进行电力平衡控 制，导致调度控制准确率低、配电网末端电压偏差大、设备反向重过载和高线损等问题。 二是传统光伏逆变器采用电流源和最大功率跟踪模式，缺乏有功无功主动支撑能力，离网 带载运行时无法对外提供稳定电压和频率支撑，同时在离网和并网模式切换时存在暂态时 间长、电压畸变率大等问题。储能具有功率和容量双重支撑能力，然而当前储能容量有限 且成本高昂，现有控制策略主动支撑能力弱。三是传统辐射状配电网变为多端、多源、弱 馈问题突出的有源配电网，潮流方向由传统单向确定性潮流变为双向不确定潮流，短路电 流双向流动导致传统保护方案不再适应，增加了传统保护误动、拒动风险。四是传统配电 网故障供电恢复慢，影响范围大，是造成长时停电的主要原因，严重影响配电网供电可靠 性。同时高比例分布式光伏、储能的分布式资源的接入为配电网故障恢复提供了全新的技 术手段。 本书针对传统配电网可观可测可调可控能力不足、主动支撑性能不足、保护配置不完 善、故障恢复速度慢等问题，从新型有源配电网智能感知、集群云边协同调控、主动支撑、 保护及故障恢复技术等四个进行了重点介绍，提升新型有源配电网的智能感知决策水平， 通过配网资源的协调配置，提高了分布式电源的承载力和利用率，有效支撑清洁能源的高 效利用，对促进分布式电源的发展、配电网高品质供电意义重大。