东南大学：2024分布式光伏规模化接入后的中低压配电网电压控制研究报告_46页_21mb

分布式光伏规模化接入后的中低压配电网电压控制总结

核心内容

分布式光伏的规模化接入对中低压配电网的电压控制提出了新的挑战。随着分布式光伏装机容量的快速增长，其对配电网电压的影响日益显著，导致电压越限、电压多点峰化和频带特征复杂等问题。为应对这些挑战，研究提出了一系列基于不同层级的电压控制策略，包括台区、馈线和主网层级的协同控制方法，旨在实现电压稳定与配电网经济运行。

主要观点

• 分布式光伏发展迅速：截至2024年3月底，全国分布式光伏装机容量突破2.8亿千瓦，约占全部光伏发电并网装机容量的42.5%。2024年第一季度新增并网容量4574万千瓦，其中分布式光伏增长31.3%。
• 电压问题突出：分布式光伏的接入使得配电网电压越限问题更加严重，特别是在低压台区中，由于高阻抗特性，传统的下垂控制策略存在稳态电压偏差和无功分配不精确的问题。
• 多层级协同控制：为了实现电压稳定和系统优化，研究提出多层级、全过程的电压无功优化策略，包括台区自治控制、馈线协同控制以及主网整体优化。
• 智能控制方法：引入联邦强化学习、管道MPC（模型预测控制）和灵敏度分析等方法，实现对分布式光伏功率的精确控制和对配电网电压的动态响应。
• 设备协同优化：通过移相器与分布式光伏的协同控制，实现对电压和潮流的精确调节，从而提升系统稳定性。
• 工程应用验证：在淮安和无锡等地进行了现场试验，验证了所提控制策略的有效性，包括电压合格率提升、网损降低和电压波动率下降等。

关键信息

分布式光伏接入现状

• 截至2024年3月底，全国分布式光伏累计容量突破2.8亿千瓦。
• 2024年第一季度新增并网容量4574万千瓦，其中分布式光伏新增2380万千瓦。
• 山东、河南、浙江、江苏、河北五省分布式光伏累计容量突破2000万千瓦。

电压控制问题

• 电压越限、电压多点峰化、频带特征复杂。
• 电压控制需考虑设备容量限制、功率因数角限制和系统安全稳定约束。

控制策略

• 台区层级：采用联邦强化学习方法，实现多台区协同优化，提升电压控制精度。
• 馈线层级：基于管道MPC设计控制器，实现电压波动抑制和潮流精准追踪。
• 主网层级：采用三级电压控制方案，包括本地控制、中枢母线控制和系统经济运行控制。
• 改进下垂控制：通过优化下垂曲线，提升电压控制性能。
• 功率协调控制：根据并网点电压变化，实现有功无功协同调节，适应不同场景下的电压需求。

技术实现

• 电压灵敏度感知：通过灵敏度表征节点电压与功率之间的线性关系，实现对电压的精准调控。
• 模型预测控制（MPC）：采用管道MPC方法，将控制目标与扰动影响结合，提升系统响应能力。
• 智能融合终端：支持分布式光伏、储能、充电桩等设备的数据接入与多目标自治运行。
• 样机参数：光伏逆变器样机具备多种接口和通信协议，支持MODBUS、DLT645等协议转换和通信报文过路功能。

现场应用

• 淮安试点：通过接入终端和融合终端实现台区电压自治控制，电压合格率提升至100%。
• 无锡试点：利用融合终端下发无功调节指令，成功将并网点电压从411V降低至390V。
• 园区微电网：实现光储充协同控制，提升电压合格率和功率平衡能力。

结论与展望

分布式光伏规模化接入后的电压控制问题是一个复杂的多层级、多目标的优化问题。通过多层级协同控制、智能算法和设备协同优化，可以有效提升配电网的电压稳定性与经济运行水平。未来，随着人工智能技术的进一步发展，其在配电网参数辨识、控制策略智能决策等方面具有广阔的应用前景，有助于突破传统方法的局限，实现更加智能和高效的配电网运行管理。