可控负荷

虚拟电厂技术 (VPP，Virtual Power Plant) ，是将电源、可控负荷和储能系统有机结合，通过虚拟电厂的控制中心，合并作为一个特别整体参与电网运在虚拟电厂中，每一部分均与控制中心相连，通过智能电网的双向信息传送，进行统一调度协调机端潮流、受端负荷以及储 能系统，以达到降低发电损耗、减少温室气体排放、优化资源利用、降低电网峰值负荷和提高供电可靠性的目的。

对需求侧居民可控负荷资源进行优化控制，是虚拟电厂(virtual power plant，VPP)的一个主要方面，是提高风电和光电等新能源利用率、实现碳中和的重要手段。控制可控负荷的关键是满足用户基本用电需求，而不同用户的用电需求不尽相同。因此，提出了考虑用户需求的居民可控负荷资源优化控制方法。考虑到不同用户的用电诉求差异性，VPP作为电网与负荷群的中间环节，对可控负荷进行管理。首先，提出改进最优k值选取的K-Means聚类算法，对居民可控负荷进行聚类；其次，依据诉求差量函数，对聚类的每组负荷调控后用电情况与用电原始需求偏差进行量化描述，提出基于诉求差量的优先级划分规则；最后，在进行调控时VPP通过对不同优先级的组别补偿不同费用的方式，实现VPP收益最大和用户用电行为改变最小的调控目标。仿真验证结果表明，所提优化控制策略可有效实现负荷曲线的削峰填谷，并且在对用户用电需求影响较小的情况下保证VPP收益。

随着分布式电源(distributed generation,DG)大规模接入配电网,为了平抑其出力波动性和间歇性带来的影响,并充分利用配电网中储能、可控负荷等灵活性资源,虚拟电厂优化调度成为一种行之有效的方法。但如何实现在不确定性情况下虚拟电厂优化调度策略的鲁棒性成为需要研究的内容。为此,文章首先构建了确定性场景下的虚拟电厂优化调度模型,通过二阶锥变换将确定性场景下的虚拟电厂优化调度模型由难以求解的混合整数非线性模型转化为容易求解的混合整数二阶锥模型,并进行求解;然后,通过鲁棒优化理论,构建了考虑DG出力不确定性场景下的鲁棒优化调度模型,并通过鲁棒对等变换和割平面方法将其分别转变为2个确定性场景下的虚拟电厂优化调度模型,二者交替迭代求出对应于不确定性模型的鲁棒优化解。最后,通过IEEE33节点算例分析,证明了所提模型及求解方法的有效性。

传统的发电站，例如火电站，在发电时为应对不断频繁波动的负荷，采用了中心化的自动发电控制和自动经济调度技术。通过该技术实现了在一定负荷波动范围内，多个发电站的多个机组可以基于负荷变化自动协调机组发电功率，下调功率的发电厂也会获得相应的补偿，在平衡源荷端的同时保证了各方利益的公平分配。而新能源发电站，例如分布式光伏电站，大多分散且缺乏统一协调，并且在发电时，发电功率依赖于自然现象，受不可控因素的影响，难以主动调节。为保证源荷端的平衡稳定，需要探索通过统一协调新能源发电站和调整用户侧的负荷实现源荷端的平衡，在维持电网稳定运行的同时保证效率和经济性。基于区块链和智能合约技术构建的虚拟电厂，打通多个原本相互割裂的新能源发电站、储能设施和用户端可控负荷，深度感知源网荷储，制定全局最优调控策略，以公平透明的方式促成多个不同能源之间的多能互补、提高可调控容量占比和可再生能源并网友好水平。

对需求侧居民可控负荷资源进行优化控制，是虚拟电厂(virtual power plant，VPP)的一个主要方面，是提高风电和光电等新能源利用率、实现碳中和的重要手段。控制可控负荷的关键是满足用户基本用电需求，而不同用户的用电需求不尽相同。因此，提出了考虑用户需求的居民可控负荷资源优化控制方法。考虑到不同用户的用电诉求差异性，VPP作为电网与负荷群的中间环节，对可控负荷进行管理。首先，提出改进最优k值选取的K-Means聚类算法，对居民可控负荷进行聚类；其次，依据诉求差量函数，对聚类的每组负荷调控后用电情况与用电原始需求偏差进行量化描述，提出基于诉求差量的优先级划分规则；最后，在进行调控时VPP通过对不同优先级的组别补偿不同费用的方式，实现VPP收益最大和用户用电行为改变最小的调控目标。仿真验证结果表明，所提优化控制策略可有效实现负荷曲线的削峰填谷，并且在对用户用电需求影响较小的情况下保证VPP收益。

架空线柔性直流输电是直流输电技术重要发展方向之一，有效应对直流线路故障是架空柔直的主要挑战。 VSC plusa表明：不同类型的换流器可以串联，串联的各子换流器可以承担不同的功能，按照该思路可以构造出多种新型拓扑。 主动换流器可以极大地降低对直流断路器的需求，实现直流电网故障无闭锁穿越：半桥+全桥型主动换流器拓扑简洁优美，应是未来直流电网的首选换流器。 直流自耦变压器DC Auto功能全面，经济性突出，可以方便地构建出分层、分级的立体式直流电网。 换流器之于直流电网，就如同发电机之于交流电网，充分利用换流器的可控性，是提高直流电网运行特性的关键为了实现直流电网中永久故障的隔离，直流断路器是必须的设备，但通过对换流器的有效控制，可以大大降低对直流断路器的快速性和开断容量的要求各种不同组网方式下，如何快速准确地检测和定位故障，是柔直电网安全运行需要解决的关键问题。 由于直流电网惯性小，响应速度快；同时，交流电力系统应该能够承受N-1乃至N-2故障，因此，通过合适的控制，直流电网的故障应该不会对所连交流电网带来严重的稳定性问题对交流电网来说，整流换流器相当于负荷，逆变换流器相当于发电机，通过适当控制，完全可以实现“完全可控负荷”和“虚拟同步发电机”等功能是将换流器控制成“同步机”，还是充分利用其快速可控性，纳入三道防线，设计新的交直流混合控制，是值得研究的重要课题。 柔直技术的兴起是由于海上风电开发的需要，柔直相比于交流并网和常规直流并网都具有明显的优势随着电力电子器件技术的发展，采用穿越型控制技术的点对点架空柔直（混合直流）具有取代常规直流的潜力交流电网已经发展了100多年仍然有不少未能解决的问题，直流电网的发展还需大量的理论研究和工程实践。

随着可再生能源的高渗透与新型电力系统构架的不断完善，电动汽车既可作为可控负荷，也可作为分布式电源，具有优良的调频特性。为此，提出了一种结合车主期望的充换电站辅助调频策略。首先，基于入/离网时间、入网/期望荷电状态量、电动汽车充放电限制等车主期望建立电动汽车充/放电能力评估模型。其次，结合电动汽车充/放电能力与有功-频率特性曲线建立电动汽车双层控制的调频模型。最后，考虑电网侧和车主侧的需求，提出充换电站参与电网调频策略。仿真结果表明，所提控制策略在满足车主期望及电动汽车自身限制的情况下可有效调节电网频率、提高电网安全稳定运行水平及灵活性。

本项目成果首次就光伏接入对配电网的影响进行了系统的总结分析，包括电能质量、配电网规划、保护设定、网损、运行管理等，并给出了具体应对策略。首次提出配电网对分布式光伏接纳能力的综合评估模型：从电能质量、安全运行特性、经济性三个角度出发，将评估结果数量化，直观显示各方案的优劣。首次提出配电网对高渗透率分布式光伏接入的关键技术体系：提出最大功率点跟踪解决方案、孤岛检测等技术。首次提出“分布式光伏一配电网一可调控负荷”的优化协调控制体系；结合不同时间尺度光伏随机性、间歇性，可控负荷功率波动性、多样性等特性，形成具有自适应和自调整能力的集中式和分布式有序结合的控制体系。从根本上解决了分布式光伏发电并网对配电网电能质量、规划、调度、保护、运行等方面产生的一系列影响问题，并提供了具体解决措施。

虚拟电厂(virtual power plant，VPP)作为电网分布式能源管理的重要解决方案，参与碳交易能够充分发挥其环境效益并提升VPP整体收益。结合电动汽车参与核证减排市场的需求，文中提出VPP聚合电动汽车参与碳市场的协调调度优化策略。首先，设计VPP代理电动汽车参与核证减排市场的方案和流程，并通过收取服务费的方式提升VPP收益；然后，分析VPP不同聚合资源的碳排放特性，并采用场景生成法评估新能源出力的波动性；最后，以VPP收益最大为目标，设计VPP参与碳市场的优化模型，同时电动汽车作为可控负荷和储能装置，进一步增加了VPP运行稳定性。算例分析表明，通过VPP对包括电动汽车在内的多类资源进行聚合并参与碳市场交易，不仅可以激励VPP减少传统火电机组的发电量，降低VPP运行时产生的碳排放，还可以利用电动汽车提升VPP运行稳定性，增加VPP收益及社会效益。

目前，江苏无线专用网络累计建设基站已超过 3500 座，实现全省 C 类及以上供电负荷区域全覆盖；累计接入20多种生产与管理业务、各类终端12万余台，其中生产控制类终端近 2 万台。建设应用成果充分验证了无线专网技术可行性、经济性及性能可满足电网业务，尤其是控制类业务需求，同时培育了杆塔共享、无线装备研发等一系列优质产业链。有效降低通信网络建设成本，采用无线专网方式接入，相比光纤接入，将有效地降低建设成本。以配电自动化业务为例，配电自动化业务位置较为分散，单点光缆敷设长度约 5 公381里，多业务点光缆铺设工程量大、成本高。采用无线专网只需敷设一次基站光缆。有效降低电网控制时延，线专网的网络更符合业务系统集中控制的特点，减少了控制类业务系统通信传输中的信号转换次数及中间环节，有效降低了传输时延。提升控制业务灵活接入能力，为充分发挥控制类业务系统的遥控能力，保障电网的安全运行，必须确保可控负荷量，尽可能多地接入各类大用户。光缆路由管道建设政储周期长、审批难度大。采用无线方式接入，可以不受光纤通道资源的限制，缓解签约压力和建设难度，有效提升控制类系统的灵活性。