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

分布式光伏规模化接入后的中低压配电网电压控制东南大学窦晓波2024年5月西安目目录2控制策略3工程应用4总结展望分布式光伏大规模接入配电网的现状截至机容量的42.5%;2024年第一季度全国光伏新增并网4574万千瓦，同比增长36%,五省分布式光伏累计容量突破2000万千瓦。山东河南浙江江苏河北安徽主网电压4主网电压4型设备从不同位置电压上限④负荷+变压器+电容器+光伏电压下限③负荷+变压器+电容器电压下限②负荷+变压器①仅有负荷馈线长度1.3中低压配电网电压控制面临的挑战1234目目录2控制策略3工程应用4总结展望2.1中低压配电网协同电压控制方案火电厂风电厂配调水电厂110kV馈线静止无功发生器储能分布式光伏充最大化发kPpApr.2pr.2一P一PL00VV11针对低压台区存在高阻特性，传统下垂存在稳态电压偏差以及无功分配不精确的问题，om-infinfr动态稳定无功协同配合判据白昼夜间功调节技术不参与控制电压越下限生成无功调节量2.3有限量测条件下台区电压控制技术抗器组光伏场站台区台区台区控制目标控制目标台区调节能力受限时实时量测缺失、拓扑参数不明等问题导致台区物理模型难以建立，因此基于灵敏度表征节点电压/线损与功率之间的线性关系，将复杂的非线性问题进行线性转化。基于灵敏度的台区电压自治模型直接计算调节量直接计算调节量调控后电压调控前电压①实时量测不全条件下，无法基于雅可比矩阵求逆进行灵敏度实时更新，采用神经网络等方法感知得到电压/线损-功率灵敏度。输出基于联邦强化学习的多台区协同调压技术控制目标控制目标基于联邦强化学习的多台区协同调压策略主模型联邦学习参数梯度平均全局梯度下发台区智能体模型与配网环境的交互过程可控负荷可控负荷分布式储能分布式光伏电压偏差与线路损耗配电网环境台区台区多台区协同调压模型观测空间(台区并网点功率、电压等)交互数据存入电2.3.4电压灵敏度感知效果分析2.3.4电压灵敏度感知效果分析p.u./MWp.u./MW点242点24p.u/MW0.020.01灵敏度相对误差为0.8%;灵敏度与实际灵敏度平均误差为1.96%。电压控制的要求p.u/Mvar0.00.030.025节节(d)无功-电压灵敏度拟合值变压器变压器QrefVrefYref光伏场站光伏场站模型更新重新计算多馈线：互联装置协同控制馈线电压控制过程中，通过量化分布式光伏的波动性和不确定性，将不确定性引起的电压波动约束在特定范围，保证强随机性下馈线电压合格。状态量配电网模型X(n)X(n)主控制器网络主控制器优化域X(2)优化域G状态量状态量2.4.12.4.1基于管道MPC的馈线电压协同控制技术基于管道MPC的控制器设计基于管道MPC的控制器设计产生中心路径(馈线额定电压)致偏差的不确定性(馈线电压偏差)管道设计光伏产生20~80%额定容量的有功功率波动，22bus1用工工工工工——bus1bus201bus2bus3bus4bus334265基于互联设备的应用场景基于互联设备的应用场景移相变压器变压器电容器组变压器电容器组言柔性互联装置CC2.4.32.4.3基于移相变压器的馈线电压控制62354871623548712.控制光伏出力实2.4.4基于移相器-分布式光伏的控制策略SL无功传输功率变换装置串联变压器并联变压器Y-Y有功传输功率言仿真结果仿真结果光伏增发场景下，设置光伏响应时间10s,移相器动作时间20s,电压控制目标设定为1.03(p.u.),对比不同策略下的18号节点电压控制情况。容量最大Time/s&精度最高编号电压幅值(p.u.)无控制基于移相器-分布式光伏的控制策略数据获取数据获取光伏无功补偿N投/切i挡位CBY满足U约束?增/减j挡位移相器电压tt相角控制电压控制pp移相器控制策略X灵敏度数据库0,n+1电压控制：基于光伏无功最大容量决定电压和CB投切挡位；基于光伏无功-电压灵敏度进行电压的精准调控Y配自系统快速功率配电台区#1配电台区#N配电台区#N配电台区#22.5主配台协同电日日前日内控制时间秒级分钟级控制时间秒级分钟级效模型将台“d 上一次迭代获得的耦合变量值配网优化问题上一次迭代的耦合变量值上一次迭代的耦合变量值配网1配网优化模型优化并行求解配网2配网优化模型优化主网层面主网优化模型优化优化前优化后40日内优化日内优化最大出力为153.70kW,日内实际最大(误差接近30%)负菊节点时间节点负荷节点时间节点目录目录4总结展望量测数据l协同控制终端协同控制终端终端专变终端公变据据分布式光伏信化决策终端样机参数样机参数最大直流输入功率：10800W交流电压：220/380Vac光伏逆变器样机在不同场景下，通过有功无功精确协同配合，实现自适应控制策略，充光伏逆变器样机在不同场景下，通过有功无功精确协同配合，实现自适应控制策略，充额定交流输出功率：10000W工作环境温度范围：-25-60℃基本功能基本功能信息流物理连接接口转换光、储、充等台区不同协议不同模型主要接口信息模型信息模型通讯接入单元通讯接入单元信息表信息表口轻量化决策功能：根据并网点电压和台区运行状态，下发光伏逆变器功率调节指令。现场应用在淮安市某地进行试验，将台区灵敏度感知、并网点电压自治控制、台区电压自治控制功能等以调试现场调试现场接入终端接入终端3.43.4台区自主电压控制实施效果：调节后电压降低到235V以下应用场景：无锡工厂屋顶光伏，12点左右，光伏出力调节方案：融合终端启动自主电压控制，下发无功调节指令到4台逆变器(单台50kW)实施效果：并网点电压在5min内从最高411V降低到3.5多种可调资源协同的台区调控方案：利用融合终端实现光储充协同的台区电压自主控制和台区功率平衡等自治运行策略实施效果：保证台区电压合格率100%,平抑有功波动分布式储能分布式储能桩3.53.5多种可调资源协