2024-09-01-武汉大学-2024新型配电系统灵活性提升技术研究报告_42页_5mb

报告摘要

新型配电系统灵活性提升技术研究总结

背景与意义

配电系统是构建新型电力系统的关键领域，具备区域能源协同和供需深度互动的能力，支撑大规模分布式能源接入和多样化负荷供电需求。随着高渗透率分布式发电、电动汽车的快速发展，源荷不确定性显著增加，对配电系统的灵活性提出了更高要求。新型配电系统灵活性提升技术的研究，旨在通过多元手段应对不确定性，提升系统的安全、稳定与经济运行能力。

配电系统的灵活性

配电系统灵活性是指在一定时间尺度下，通过柔性控制和拓扑灵活切换，以经济可靠的方式快速响应分布式电源及负荷不确定性变化的能力。提升灵活性是应对高比例分布式能源接入的重要手段，涉及系统规划、运行及装备控制等多个维度。

配电系统灵活性提升技术

灵活性资源规划技术

目标：优化多元柔性资源布置，平抑源荷不确定性，实现系统安全、稳定、经济运行。
实施路径：
- 分析配电网灵活性需求，生成灵活性需求场景。
- 构建灵活性评价指标。
- 建立双层规划模型，包括规划配置层和优化调度层。
关键技术：
- 新型配电系统不确定性源荷承载力分析：通过多时间尺度潮流计算，定量评估系统对分布式电源和电动汽车的承载能力。
- 柔性互联装置选址定容：建立含柔性多状态开关的交直流配电系统安装位置及容量优化模型，实现场景筛选和优化配置。
- 电能路由器配置：提出电能路由器配置策略，分析柔性资源接入对消纳需求的影响，建立配网综合适应性评估体系。

灵活性资源运行与控制

分布式电源短期预测：采用变分模态分解和梯度提升树融合集成算法，提高光伏/风力短期功率预测精度。
- 超短期预测误差分别为5.69%、5.91%、5.71%，月平均误差为5.77%。
考虑光伏、储能、需求响应协同的优化控制：
- 通过“先控后调”策略，实现分布式光伏的调峰和电压调节。
交直流混合系统优化调度技术：
- 利用直流配电线路灵活潮流可调技术优势，在线生成多目标调度方案。
- 开发自动闭环多目标潮流优化调度软件，降低损耗40%，提升系统安全性。
软件定义组网技术：
- 建立交直流配电系统拓扑优化模型，实现源网荷储的灵活调节和拓扑切换。
- 提出初步拓扑切换时刻点划分方法，提升系统适应性。
电力设备动态载流能力评估：
- 结合热点温度实时辨识结果，对设备动态载流能力进行滚动预测。
- 建立考虑设备热老化健康状态的动态载流安全校正控制优化模型。

设备灵活控制技术

软件定义设备技术：
- 研制模块化多端口统一配电装备，具备变压分流、潮流控制、构网控制、电能质量治理、故障隔离与恢复等功能。
- 支持15种以上能量路由架构，12种以上交直流电压等级变换。
- 实现运行目标、数据、控制策略与拓扑解耦，提升系统灵活性。
逆变器灵活控制技术：
- 提出“GFM+GFL”主动支撑/独立组网技术，提升系统在无电网支持下的稳定性。
- 构网型储能提供动态频率和电压基准，与台区管控单元协同实现灵活组网。