编者按
新型电力系统建设背景下，中国分布式光伏装机容量现已突破100 GW，预计“十四五”期间，全国近百个县域分布式光伏渗透率将突破100%。与传统配电网相比，含高渗透率分布式电源的配电网在组网形态、运行特性、控制方式等方面呈现出鲜明的变化，给配电网的调度管理与运行控制带来了巨大挑战，包括但不局限于：1）大规模分布式电源及新型灵活负荷并网，难以精确建模，集中管控与协同困难，需要研究新的调控架构；2）以分布式光伏为代表的随机性功率点多面广馈入系统，存在电能质量恶化、扰动下易脱网及谐振等问题，需要研究新的控制与治理方法；3）过电压和潮流反送等安全问题突出，但部分地区观测和控制基础较差，监控困难，需要研究新的调控技术。
为此，《电力系统自动化》编辑部特邀国家电网有限公司吕军教授级高级工程师、清华大学吴文传教授、南瑞集团有限公司杜红卫教授级高级工程师担任特约主编，清华大学王彬副研究员、山东大学李正烁教授担任特约编辑，组织策划了“含高渗透率分布式电源配电网的主动控制与协同调度”专辑，经同行评议，最终收录10篇论文，从能量管理与运行控制技术体系、并网资源潜力挖掘、有功协同优化调度和电压协同优化控制等方面探讨新型电力系统背景下研究适应高渗透率分布式电源配电网的主动控制与广域协同调度的难点和关键问题，并展望未来发展方向。希望本期专辑的出版能够引发学术界和工业界对有源配电网主动控制与协同调度技术的更多关注、研究和讨论。
该专辑已于2024年第20期发表，敬请关注。
含高渗透率分布式电源配电网的主动控制与协同调度
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作者：吴文传，蔺晨晖，孙宏斌，王彬，刘昊天，吴冠男，李鹏华，孙树敏，卢建刚
单位：清华大学电机工程与应用电子技术系，新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学)，国网山东省电力公司电力科学研究院，广东电网有限责任公司
摘要：随着分布式资源和灵活负荷广泛接入，配电网正演变成为主动配电网，其能量管理与运行控制面临着巨大挑战：1)海量分布式资源并网使得调控需求大增，同时引入了大量随机性使得运行风险增加，需要挖掘其主动支撑能力；2)分布式资源量大且异动频繁，难以及时维护，配电网模型精度差，基于精确建模的运行控制和优化调度技术的工程应用困难。为应对上述挑战，文中介绍了基于机器学习的理论和方法，提出了“测-辨-控”一体化的主动配电网能量管理与运行控制技术体系，实现少/免模型维护的运行控制与优化调度。同时，分析了以下核心技术：1)配电网弱/无模型实时调控技术，实现自律优化；2)分布式资源集群自适应动态控制技术，实现对电网的主动支撑；3)风险量化的概率优化调度方法，实现风险与经济的平衡。最后，简要介绍了适应含极高比例分布式资源的主动配电网的能量管理与运行控制系统架构。
作者：李知艺，李碧桓，鞠平
单位：浙江大学电气工程学院，河海大学能源与电气学院
摘要：分散在新型配电系统中的广义负荷具备一定的调控潜力，为应对新能源渗透率攀升引发的源-荷再平衡提供了有效思路。对广义负荷特性的观测是负荷侧参与调控的前提。文中对广义负荷可观性的内涵、评估与提升进行探讨。首先，阐明可观性的概念与内涵，结合广义负荷特性和电网调控需求提出可观性研究的3个层次，即围绕广义负荷典型成分进行成分识别、占比估计和态势分析研究。在此基础上，分析典型负荷成分特征并提出可观性评估方法的选取原则。随后，以提升可观性为目的探讨量测配置方案，并梳理量测数据的价值挖掘思路。最后，展望新型配电系统中的广义负荷可观性研究，包括整体框架、评估与提升。
作者：赵波，唐雅洁，徐浩，刘念，龚迪阳
单位：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，华北电力大学电气与电子工程学院
摘要：随着分布式光伏渗透率的提高，传统能源机组占比持续下降，电力系统所具备的惯量和一次调频能力不断降低。因此，挖掘低惯量系统下分布式光伏的频率支撑能力显得十分关键。基于此，文中首先提出了改进变备用率的电压型分布式光伏虚拟同步机（VSG）频率主动支撑方法，以增强系统惯量、减少响应时延，提升分布式光伏主动参与系统频率支撑的能力。然后，提出了基于瞬态搜索优化算法的功频参数整定优化选取模型，以求解分布式光伏最优初始备用功率和最佳调频参数，改进了光伏初始备用功率固定的局限性。最后，将所提模型分别应用于单机模型及高渗透率分布式光伏接入的实际台区，以验证其有效性。
作者：郭方洪，冯秀荣，杨淏，唐雅洁，王雷
单位：浙江工业大学信息工程学院，国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，浙江大学控制科学与工程学院
摘要：针对新建新能源微电网数据稀缺性和源荷不确定性的能量优化调度问题，文中提出了一种基于数据模型双驱动的微电网分布鲁棒优化调度框架。首先，通过神经网络与光伏发电物理模型相结合，利用历史气象数据增强场景生成的准确性和鲁棒性，以应对数据稀缺带来的问题。其次，通过引入基于Wasserstein距离的分布鲁棒优化策略和线性决策规则，将考虑源荷不确定性的微电网能量优化调度问题由复杂的半无限规划问题转化为易于求解的混合整数线性规划问题。所提出的分布鲁棒优化能源调度框架能够在低运营成本和高可靠性之间实现平衡，并适应光伏发电功率和其他因素的实时变化。最后，在3种典型气象条件下的实验对比结果验证了所提方法的有效性。
作者：巨云涛 ，康晓帆，刘文武，张晋奇
单位：北方工业大学电气与控制工程学院，国网浙江省电力有限公司杭州市富阳区供电公司，山西省能源互联网研究院
摘要：微网是消纳新能源和提高配电网可靠性的重要形态，通常有独立的能量管理系统。含多微网的配电网需要协同各个微网，满足安全经济运行的约束。在进行配-微协同调度的过程中，需要采用考虑新能源不确定性、离散调节设备特性的分布式协同方法。针对以上需求，采用分布鲁棒优化建模的思想对新能源的不确定性进行建模，并基于单纯分解方法-非线性分块高斯-赛德尔方法-增广拉格朗日方法（SDM-GS-ALM）对离散调节设备进行处理。该算法通过凸包对整数变量进行逼近，理论上保证了每次计算问题都是凸问题。在凸问题的基础上，将列与约束生成（C&CG）作为外层算法、SDM-GS-ALM作为内层算法内嵌在C&CG的各阶段，实现配-微协同分布式计算框架的构建。最后，基于北美240节点实际工程系统，采用线路运行状态的聚合等值方法验证所提方法的有效性。
作者：刘运鑫，姚良忠，赵波，徐箭，廖思阳，庞轩佩
单位：交直流智能配电网湖北省工程中心，武汉大学电气与自动化学院，国网浙江省电力有限公司电力科学研究院
摘要：含高比例分布式可再生能源的微电网群协同运行是提高可再生能源就地消纳能力、降低碳排放成本与运行成本的重要技术手段之一。为使得微电网群适应可再生能源的随机性和波动性及运行环境的不断变化，文中将各子微电网灵活组成各种形式的微电网群，并以配电网-微电网群系统碳排放与运行总成本最小为优化目标，建立了配电网-微电网群低碳经济调度主从博弈模型。在此基础上，根据灵活组群的特征，提出了一种基于互济功率价值大小的涌现收益分配方法。通过IEEE 33节点配电系统-实际微电网群的算例仿真，验证了所提方法的有效性。
作者：陈厚合，高康静，张儒峰，姜涛，闫克非
单位：东北电力大学电气工程学院
摘要：配电-气网(EGDN)中新能源大量并网和燃气运输过程中管网压力变化均可能导致配电网的电压波动增大。文中提出一种考虑异步通信的EGDN有功-无功协同优化方法。首先，研究EGDN中各元件的有功-无功特性；其次，根据EGDN能量运输过程中无功需求特性，建立EGDN无功供需模型；然后，考虑EGDN无功平衡和网络运行约束，以最小化电网电压波动、网损和EGDN购电/气成本为目标，建立EGDN无功电压优化控制模型；最后，为保障EGDN中各能源主体信息的安全性与私密性，考虑配电网与配气网信息采集传输情况存在差异，可能存在通信延迟和信息丢包情况，采用异步交替方向乘子法对模型进行求解。通过对改进的IEEE 33节点系统和7节点配气网构成的EGDN系统进行仿真，结果表明，所提方法可有效缓解EGDN电压波动问题，减小网损并降低系统总运行成本。
作者：张晓，吴志，郑舒，顾伟，胡博，董吉超
单位：东南大学电气工程学院，南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司)，国网辽宁省电力有限公司大连供电公司
摘要：多分布式源荷接入导致配电网电压波动性增强。同时，上级主网电压的不确定性波动也会对配电网电压特性造成影响。为有效应对主配电网电压波动，文中提出一种基于数据驱动与模型求解结合的主动配电网多时间尺度电压控制框架。在慢时间尺度下，考虑主网电压波动，构建了上级主网非无穷大系统多馈线环境，对该环境下的电压控制问题进行了对抗性马尔可夫过程建模。在训练过程中，以投影梯度下降算法使主网电压发生扰动。利用贝叶斯深度Q网络算法感知上级主网电压波动，实现有载调压变压器挡位快速控制。在快时间尺度下，基于传统二阶锥优化方法控制光伏逆变器无功输出。算例结果表明，该方法可准确感知上级主网电压波动，在极短时间实现配电网无模型电压控制，保证各节点电压维持在安全范围内。
作者：吴俊勇，王燚
单位：北京交通大学电气工程学院
摘要：高比例分布式光伏接入配电网会导致潮流返送和电压越限等一系列问题，严重威胁到配电网的安全运行。文中提出了含分布式光伏配电网的矩差分析理论，将配电网对分布式光伏的消纳问题转化成恢复和维持矩差方程的平衡问题。对一个给定的配电网，当最高节点电压等于规定的电压上限时，光伏矩减去负荷矩的矩差近似为一个常数，称为临界矩差。临界矩差代表了配电网对分布式光伏消纳能力的极限，光伏矩才是配电网需要消纳的对象，而负荷矩是消纳光伏矩的资源。基于矩差分析理论提出了配电网分布式光伏的最小弃光决策，并应用于某10 kV单分支配电线路以及12.66 kV的IEEE 33节点多分支配电网的分析计算。算例表明，所提的最小弃光决策在误差不大于1.2%条件下，寻优速度提高了2 877倍，验证了该方法的正确性和快速性。
作者：祝泳琪，刘友波，唐志远，许梓荣，高红均，刘俊勇
单位：四川大学电气工程学院
摘要：高比例分布式光伏接入配电网使得系统的不确定性更加严峻，而配电网的网络拓扑与线路参数等数据很难准确获取，使得基于精确物理建模的传统配电网控制方法难以发挥作用。随着配电网量测装置的普及应用，配电网运行数据的获取愈发容易。文中提出一种基于配电网量测数据的有源配电网无模型电压控制方法。首先，基于配电网历史数据构建Hankel矩阵，建立网络节点电压与储能输出功率的关系；其次，利用局部量测数据，在考虑不确定干扰因素以及储能寿命衰减模型的同时，构建数据驱动预测控制下的配电网电压优化框架，实现控制周期内配电网电压的滚动优化；最后，通过IEEE 34节点标准算例与改进的IEEE 123节点算例仿真验证了所提方法的有效性和优越性。
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