基配电系统灵活性提升技术研究-武汉大学_41页_6mb

配电系统灵活性提升技术研究总结

核心内容

配电系统是构建新型电力系统的关键领域，具有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，满足多样化负荷的供电需求。随着新型源荷的快速接入，配电系统面临灵活性不足、调控手段单一、网架结构固化、设备冗余等问题，亟需通过技术手段提升其灵活性，以实现安全、稳定、经济运行。

主要观点

• 清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能 是高质量发展的目标。
• 配电系统正在向区域资源优化配置平台演进，对我国能源转型具有关键支撑作用。
• 新型源荷接入（如分布式电源、电动汽车、电力电子负荷）对配电系统提出了新的挑战，包括功率波动、电能质量恶化、资产利用率低等。
• 柔性配电系统通过综合利用电力电子、信息通信、人工智能等技术，实现分布式功率灵活控制、网架灵活切换和运行方式灵活调整，提升系统灵活性。

关键信息

1. 配电系统灵活性定义与特征

2. 灵活性资源规划技术

• 多元灵活性资源协同规划：通过场景构建与双层规划模型，实现对储能、可控负荷、电动汽车等资源的优化配置。
• 储能规划：用于平抑光伏输出波动，优化配置后可有效降低网损、提升系统运行经济性。
• 优化结果：储能最大充放电功率为12.5MW，优化后系统输出波动率基本在10%以下，储能充电功率可调节性更高。

3. 柔性网架规划技术

• 目标：研究中低压电网形态演变多维驱动因素，建立结构演化模型。
• 实施路径：基于图论对网络进行抽象化，模拟负荷与分布式新能源增长，获取形态转变的关键时间，并设定互联互通方案。
• 案例：广水县域电网在不同场景下，形态转变关键时间与负荷水平和光伏渗透率相关。

4. 柔性装备设计与应用技术

• 柔性多状态开关：用于优化交直流配电系统安装位置与容量，提升系统灵活性。
• 能量路由器：支持多种功能，如变压分流、潮流控制、构网控制等，实现灵活组网运行。
• 构网控制技术：通过构网型储能提供动态频率和电压基准，支撑独立组网运行。

5. 灵活性资源优化调度技术

• 灵活组网技术：实现多台区独立组网运行，降低非计划停电时长。
• 分布式潮流调控：结合交直流混合系统，提出多目标优化策略，实现潮流优化与系统稳定。
• 案例：云南鹤庆县试点多台区独立组网，有效提升供电可靠性。

6. 灵活性资源控制技术

• 智能集群控制技术：采用“集中决策+就地控制”策略，实现多台区自组织协同运行。
• 功率支撑控制技术：基于锁相锁幅矢量同步结构，实现快速动态功率支撑。
• 案例：基于APLL控制，动态有功支撑响应时间小于0.1s，优于传统控制方式。

7. 柔性配电网保护技术

• 自适应保护技术：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。
• 防孤岛保护技术：研究防孤岛保护方法，避免孤岛运行时保护拒动，提升系统安全性。
• 检测方法：提出基于多维SVM的云边协同检测方法，检测时间小于2个周波，满足IEEE1547-2018标准。

总结与展望

• 柔性配电系统是系统工程，需从系统规划、运行控制及柔性装备等多维度协同提升灵活性。
• 灵活性资源（如储能、可控负荷、电动汽车）是提升系统灵活性的重要手段。
• 柔性网架和装备（如能量路由器、柔性多状态开关）为系统提供更强的调控能力。
• 智能集群控制、自适应保护、防孤岛保护等技术为系统运行提供保障。
• 未来需进一步探索多维协同优化方法，推动柔性配电系统在实际应用中的落地。

参考文献与致谢

• 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
• 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！
• 联系方式：董旭柱，13902285056，dongxz@whu.edu.cn
• 感谢国家自然科学基金委的长期资助！