[01109492]含高比例分布式电源的主动配电网载荷优化分配关键技术及装备

配电网是智能电网的主体,电网主要由干线输电网和庞大的配电网组成,配电网连接广大用户,规模巨大。和输电网相比,配电网存在通信成本高、信息采集不足、数据不准确等问题。同时,配电网存在多个自动化数据平台,形成了数据的割裂,导致配电网运行状态难以精确控制。 配电网是分布式电源接入的载体,“双碳”目标提出加速了光伏、风电等可再生能源的发展,分布式电源根据容量大小接入配电网的中高压线路或低压配电台区,随着分布式电源比例的提高,接入线路的分布式电源导致配电网电压、潮流越限、电压不稳定等问题;接入配电台区的分布式能源引起功率倒送,增大台区的三相功率不平衡等问题,限制了分布式电源的消纳。 现有电力系统是交流系统,光伏为代表的分布式电源出力形式为直流,大量的光伏组件可以单独或直流组网后经变流器交流并网,形成包含直流子网的交直流混联系统,优化直流子系统的电压等级和层级,有助于分布式电源的消纳;分布式电源的快速波动性对交直流系统运行控制的实时性提出了更高的要求。 针对含高比例分布式电源的主动配电网载荷优化分配关键技术,项目组承接国家重点研发计划（分布式可再生能源发电集群灵活并网集成关键技术及示范No.2016YFB0900400）国家自然科学基金项目（含DG 复杂配电网的电压暂降源定位研究51577086）、江苏省产学研前瞻性项目（农网智能配电监控系统研发BY2012038）、电力公司项目（计及分布式能源的配电台区间能量智能分配与管控关键技术研究35211JX16000C）等任务,通过产学研用联合攻关,在配电网源荷群控群调、交直流混联系统运行设计、配电台区可再生能源消纳等方面取得突破。主要创新成果如下： （1）针对高比例分布式电源接入配电网场景。构建了载荷协同群控群调分配体系,提出了基于分布式拟牛顿法的超线性分布式功率优化调控策略,有效解决配电网信息不足、数据不准的弱模型下,大规模载荷协调与快速响应之间的矛盾,促进了分布式可再生能源消纳,提升了主动配电网运行安全性、经济性。 （2）针对高比例分布式能源接入交直流混合系统场景。提出了直流配电电压等级以及层级选取策略,优化了分布式电源直流配电接入的综合成本;提出了单次交换迭代的直流子网与交流主网潮流解耦算法,提高了分布式电源快速波动性对实时控制的要求。 （3）针对高比例分布式电源接入配电台区场景。面向台区互联,提出了载荷均衡能量智能控制策略,开发了配电台区间能量实时智能分配系统,促进了分布式电源台区间转移消纳;面向单个台区,提出了序分量和量测量的三相不平衡度量新方法,研制了三相不平衡治理装置,实现了配电台区三相间功率的可控转移,提升了单相分布式光伏发电的消纳能力。 项目在IEEE Trans等国内外权威期刊发表高水平论文33篇,获授权发明专利21件,软件著作权4件,牵头制定《中低压直流配电电压导则》国家标准1项,研制智能监控系统、不平衡治理系统等装备已通过国网电力科学研究院等第三方机构检测,并在南瑞集团有限公司、苏文电能有限公司等企业实现了成果转化并量产。成果广泛应用于江苏、浙江、重庆市县供电公司,为配电网中高压线路侧分布式电源优化消纳提供了技术支撑,为低压配电台区分布式电源消纳提供了设备支撑。项目累计实现经济效益近10亿,近两年新增经济效益约 4.6 亿元。本项目促进了分布式能源高效消纳,提升了配电网的运行安全性和经济性。