电源并网

当前配电网可观性不足，导致大规模分布式电源并网下的中低压配电网能量管理能力欠缺。配电网最小化采集技术能够以最小经济成本实现量测最优配置，对于提升系统可观性水平至关重要。提出一种考虑多时间断面的最小化采集优化方法，模型分两阶段求解。第一阶段压缩候选量测集，将无须迭代更新的Fisher信息矩阵（Fisher information matrix，FIM）值作为蚁群算法信息素更新参数，极大降低了算法的复杂度；在此基础上，第二阶段考虑状态估计精度需求，基于蚁群算法进一步确定最优配置方案。通过方案对比表明，所提最小化采集方法可充分考虑潮流分布变化对状态估计精度的影响，实现了采集终端集约化配置与高效计算，保障了终端投资经济性与配电网可观测性。

断路器作为配电物联网体系的关键低压设备，其智能化对台区的数字化建设具有重要意义。报告对低压智能断路器关键技术及其标准化进行交流，包括保护功能、高精度采集、通信功能、拓扑识别、分布式电源并网等功能，同时，研究低压智能断路器与融合终端的信息交互，即插即用机制以及包括分布式光伏、充电桩等典型应用场景，以支撑台区智能融合终端的深化应用，实现台区可观可测可控与便捷运维，支撑新型电力系统建设。

分布式电源并网给配电网的规划带来不确定因素，为了使配电网规划更加合理，提出同时考虑源–储的风–光–荷不确定场景协调出力的规划策略。采用拉丁超立方采样建立风–光–荷时序模型，针对场景缩减效率低以及准确性差的问题，在K-medoids算法的基础上提出AP-TD-K-medoids的三层缩减方法。以经济效益、电压偏差、渗透率以及风光消纳为指标，建立多目标规划模型；提出一种改进的多目标粒子群优化算法，在自适应权重的基础上，引入小生境共享机制和精英归档策略逐一更新非劣解，采用信息熵序数偏好法与灰色关联度法相结合的方式对规划方案进行评价。在IEEE33节点的配电系统上进行仿真，结果验证了所建模型和所提算法的合理性与有效性。

面对分布式资源的集中接入与消纳给配电网运行带来的挑战，国网湖北省电力有限公司试点建设了一批新型配电网示范项目，黄冈市黄州区新型配电网示范项目是其中的典型代表。该项目探索了适应电力“源网荷储充”一体化和多能互补发展的新型有源配电网建设技术路线，助推新能源电源并网。

电网企业支持分布式光伏新能源大量并网，实现传统能源替代，减少碳排放，十四五期间，随着大量分布式光伏电源并网，配电网面临重过载，电压越限，光伏无序发电等安全风险，我们应该主动采取措施防范和化解这些风险。但是传统单电源配电网运维方式难以适应分布式光伏并网后的多源配电网运维要求，通过大数据分析，智能研判等技术替代人工计算，经验判断，实现配电网安全、高效、智能化运维模式是今后配电网发展的方向。

在国标委、国家电网公司的指导和支持下向IEC TC8提出、并发布了该国际标准。该标准适用于规范分布式电源接入配电网的规划、设计、运行和并网等需求，包括一般需求、并网方案、开关选择、正常运行范围、抗扰动能力、有功无功响应、电能质量、接口保护、监测控制和通信等。该标准是首个分布式电源并网相关的IEC国际标准，充分反映世界范围内分布式电源技术进步和各国对分布式电源的并网技术需求，标准的编制和发布受到IEC TC8电能供应与系统技术委员会和IEC管理层的高度肯定，并获IEC卓越贡献奖。该标准的发布主要意义在于：以此标准为基础，构建了国际电工委员会分布式电源并网标准体系，解决IEC相关标准不一致的难题；该标准反映了分布式电源并网的最新技术发展和并网准则，将极大提升我国分布式电源并网技术水平，促进分布式电源产品的国际贸易；成立了IEC JWG10分布式能源与电网互联技术标准联合工作组，为推进我国综合能源系统后续 标准国际化工作打下了良好基础。标准编制工作组解决分布式电源类型多、技术发展快、标准复杂度高、不同国家和团体标准规定和诉求异同等诸多难点，主要创新点如下：提出了以响应时间为主要参数的分布式电源中低压动态无功支撑能力的技术要求，解决了分布式电源无功特性各异与配电网无功电压调整需求的矛盾；首次提出了接入中压配电网的分布式电源高电压穿越的技术要求，解决了配电网的过电压导致分布式电源频繁脱网的难题；提出了考虑多类型分布式电源不同频率、容量和互联电压等级的分布式电源并网规则，增大分布式电源可用容量提供了信息和数据保障。该标准发布后，欧盟和意大利、法国等采用该标准并进行了相应标准的修订，主要技术规定与本标准一致。美国IEEE 1547分布式电源互联技术标准与本标准的差异主要是：本标准对分布式电源并网容量和频率适应性规定较IEEE1547适应性更好；本标准对一定容量的分布式电源并网无功支撑进行了规定；本标准对高低电压穿越能力进行了规定；本标准依托IEC电能质量系列标准基础上，对电能质量进行了全面规定；受本标准工作组范围限制，只对通信接口和接口安全性提出了技术要求，未涉及信息模型。截止到2018年底，本标准的制定带来的直接经济效益1.8亿元，间接经济效益55亿元。相应节约42.6万吨标准煤，减少污染排放35.36万吨碳粉尘、129.6万吨CO2。

微电网接入配电网之后，能够规避分布式电源给配网带来电压闪变、谐波污染等一系列不利影响，促进分布式电源与可再生能源的大规模接入。常规的微电网组网结构主要以交流微电网系统为主。近年来，随着用户直流负荷持续增加，以及光伏、电池储能系统等具有直流输出特性的分布式电源在用户侧的广泛接入，兼顾交/直流分布式电源并网需求以及交/直流负荷供电需求的混合型微电网成为工程的建设热点。交直流混合微电网同时具有交流微电网与直流微电网的优点，可根据供电区域内分布式电源与负荷类型灵活选取组网方式，并且可以减少分布式电源的电能传输环节，降低电能传输损耗。由于交直流系统的帮合导致交直流混合微电网系统的运行管理较为复杂，目前尚没有完善、标准的组网和运行管理模式，实际工程过程中普遍存在着并网/孤岛切换振荡难以抑制、交直流系统交互影响、对外联络线功率难以管控等难题。本成果创新性提出一种基于混合储能技术的交直流混合微电网组网拓扑及其运行控制方法，旨在解决交直流微电网技术在实际工程中存在的上述难题，实现交直流微电网系统多模态稳定运行及与大电网间的协同调度，保障区域内交直流负荷的高质量电能供给及多样化分布式电源的高效利用，推动我国分布式能源技术的发展及工程推广应用，加快我国能源消费结构的“电能替代”和“清洁替代”进程。

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，VSG)通过模拟同步发电机的工作原理，引入虚拟惯量与阻尼系数，提高了分布式电源并网的稳定性。但是当电网发生电压跌落时，电压的跌落与恢复均会使电网电压的相位与幅值发生跳变，而传统的VSG控制策略难以解决该问题。为此，文中提出一种基于相位与幅值补偿的VSG低电压穿越控制方法。首先，分析电网电压跌落与恢复对电网造成的不同影响。其次，在电网电压跌落期间，通过将VSG输出电压和电网电压之间的相位与幅值差控制在允许范围内来实现过流抑制、输出功率的快速稳定以及无功补偿的目的。然后，在电网电压恢复时，通过快速补偿消除VSG输出电压和电网电压之间的相位与幅值差，从而抑制因电网电压跳变而造成的过流等问题。最后，通过MATLAB/Simulink仿真验证所提控制策略的有效性。根据仿真结果可知，文中提出的控制策略可以有效抑制过流的产生并且能够实现无功补偿。

分布式电源规模化并网引入了下垂控制等非光滑本地控制约束，易导致传统基于前推回代法的潮流计算方法收敛失败，且由于分布式电源并网改变系统潮流方向，导致传统等值电阻法、压降法等理论线损计算方法不再适用。为解决上述问题，提出计及有载调压变压器调压、分布式光伏下垂控制的光滑化模型，构建了基于数据物理融合驱动的三相配电网线性化理论线损快速计算模型。在传统基于稳态运行特性线性化、一阶泰勒展开线性化的基础上，利用偏最小二乘法补偿线性化误差。相比纯物理驱动线性化，在负荷重载条件下仍具有较高精度；相比于纯数据驱动线性化，能够保留支路拓扑信息，适用于开关状态变化场景。所提模型仅对线性化误差进行拟合补偿，在保证线性化精度的前提下，极大地提高了潮流模型的收敛性与计算效率，且能够适应不同负荷水平实现精确误差补偿。基于实际42节点三相配电网系统仿真，验证了所提模型具有较高精度，且能够实现配电网理论线损鲁棒、快速计算。