基配电系统灵活性提升技术研究（2023.11）-41页_6mb

配电系统灵活性提升技术研究总结

核心内容

配电系统作为构建新型电力系统的关键领域，正在经历形态与技术的深刻变革，以应对分布式能源大规模接入和多样化负荷需求。其演变为区域资源优化配置平台，对我国能源供给与消费的低碳化转型起到关键支撑作用。

主要观点

• 高质量发展目标：包括清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能。
• 形态变革：随着分布式电源、电动汽车、新型负荷等的快速增长，配电系统需要具备更高的灵活性与智能化。
• 技术趋势：柔性配电系统通过多技术融合，实现分布式功率灵活控制、网架灵活切换、运行方式灵活调整，从而提升系统的灵活性。

关键信息

1. 配电系统灵活性提升的主要手段

• 灵活性资源规划：包括多元灵活性资源协同规划、柔性网架规划、柔性装备设计和应用、灵活性资源优化调度。
• 灵活组网技术：通过软件定义网络与装备，实现源网荷储的灵活调节与拓扑切换。
• 分布式潮流灵活调控：通过多目标优化模型，优化潮流分布，提升系统运行效率与稳定性。
• 灵活性资源先进控制：包括智能集群控制、设备灵活控制，如构网控制、功率支撑控制。
• 柔性配电网保护：包括自适应保护技术与防孤岛保护技术，提升系统在复杂运行环境下的安全性能。

2. 灵活性资源规划技术

• 目标：优化系统中多元柔性资源的布置，平抑源荷不确定性，实现安全、稳定、经济运行。
• 实施路径：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（规划配置层与优化调度层）。
• 关键成果：
  • 储能用于平抑光伏输出功率波动，波动率控制在10%以下。
  • 优化配置后，储能充电功率调节性增强，系统并网功率更平滑。
  • 通过不同场景的随机/时序潮流计算，定量分析分布式光伏接入规律。

3. 柔性网架规划技术

• 目标：研究中低压电网形态演变的多维驱动因素，建立结构演化模型。
• 实施路径：基于图论抽象化网络，模拟负荷与新能源增长，获取形态转变的关键时间，设定互联互通方案。
• 案例应用：
  • 广水县域电网优化后，不同场景下的系统性能指标显著提升。
  • 城镇场景在光伏渗透率40%时，系统形态转变关键时间出现。
  • 优化后，系统电压质量、潮流分布、网损率等指标均有改善。

4. 柔性装备设计与应用技术

• 目标：满足大规模分布式资源接入需求，实现配电系统优化布局。
• 实施路径：建立关键设备模型与系统运行模型，进行优化配置。
• 关键装备：能量路由器、柔性多状态开关，支持多种功能（变压分流、潮流控制、构网控制、电能质量治理等）。
• 成果：
  • 能量路由器配置优化后，系统运行成本显著降低。
  • 基于APLL控制的动态功率支撑响应更快，提升了系统稳定性。

5. 灵活性资源控制技术

• 目标：实现不同场景下的灵活调控，提升系统运行效率与可靠性。
• 实施路径：通过智能集群控制、被动柔性离网、主动柔性并网等策略，实现资源协控。
• 案例应用：
  • 云南鹤庆县试点项目，通过多台区独立组网实现连续供电，降低非计划停电时长。
  • 提出“集中决策+就地控制”策略，提升系统在孤岛运行时的频率/电压稳定性。

6. 柔性配电网保护技术

• 目标：实现自适应保护，避免误动或拒动。
• 实施路径：通过智能终端实时获取拓扑信息和最大负荷电流，自适应调整保护定值。
• 防孤岛保护：
  • 采用基于多维SVM的云边协同检测方法，实现快速、准确的孤岛检测。
  • 检测时间小于2个周波，满足IEEE 1547-2018标准。
  • 提出基于“云-边”协同的检测方法，提高检测准确率与效率。

总结与展望

总结

• 配电系统灵活性提升是实现新型电力系统的重要技术路径。
• 通过多元灵活性资源协同规划、柔性网架、柔性装备、灵活组网、潮流调控、先进控制及自适应保护等技术手段，显著提升了系统的运行效率、安全性和经济性。
• 实际案例表明，这些技术在提升系统稳定性、降低网损、提高电能质量等方面具有显著成效。

展望

• 需进一步推动技术融合与协同，提升系统整体灵活性。
• 需加强标准化与推广，实现技术落地与规模化应用。
• 推进智能化、数字化发展，实现配电网的柔性、灵活、智能运行。

感谢

• 感谢尚磊、赵洁、路晓庆、刘承锡、李怡雪、华祝虎、韩春伊、杨隽雯等团队老师和学生的贡献。
• 感谢国家自然科学基金委的长期资助。
• 项目名称：基于电力电子变换器装置的交直流配电网规划与灵活组网方法
• 项目编号：U22B20107