配电网多馈线负荷协同的直控型虚拟电厂自动功率控制

徐箭; 雷熙淳; 廖思阳; 柯德平; 孙元章

doi:10.7500/AEPS20240406002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

配电网多馈线负荷协同的直控型虚拟电厂自动功率控制

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 配电网多馈线负荷协同的直控型虚拟电厂自动功率控制
- Automatic Power Control of Direct-controlled Virtual Power Plant Based on Multi-feeder Load Coordination in Distribution Network
- 电力系统自动化 2024年48卷第24期页码：22-32
- 作者机构：
  
  1.交直流智能配电网湖北省工程中心（武汉大学），湖北省武汉市 430072
  2.武汉大学电气与自动化学院，湖北省武汉市 430072
- 作者简介：
  
  徐箭(1980—)，男，博士，教授，主要研究方向：新型电力系统运行与控制、综合能源系统。E-mail：xujian@whu.edu.cn
  雷熙淳(2000—)，男，硕士研究生，主要研究方向：配电网柔性负荷控制。E-mail：leixichun@whu.edu.cn
  廖思阳(1989—)，男，通信作者，博士，副教授，主要研究方向：柔性负荷并网及控制、新能源运行与控制。E-mail：liaosiyang@whu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2022YFB2403500)
- DOI：10.7500/AEPS20240406002
  中图分类号：
- 收稿：2024-04-06，
  
  修回：2024-07-19，
  
  网络出版：2024-09-06，
  
  纸质出版：2024-12-25
- 稿件说明：
移动端阅览
徐箭,雷熙淳,廖思阳等.配电网多馈线负荷协同的直控型虚拟电厂自动功率控制[J].电力系统自动化,2024,48(24):22-32.

XU Jian,LEI Xichun,LIAO Siyang,et al.Automatic Power Control of Direct-controlled Virtual Power Plant Based on Multi-feeder Load Coordination in Distribution Network[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(24):22-32.
徐箭,雷熙淳,廖思阳等.配电网多馈线负荷协同的直控型虚拟电厂自动功率控制[J].电力系统自动化,2024,48(24):22-32. DOI： 10.7500/AEPS20240406002.

XU Jian,LEI Xichun,LIAO Siyang,et al.Automatic Power Control of Direct-controlled Virtual Power Plant Based on Multi-feeder Load Coordination in Distribution Network[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(24):22-32. DOI： 10.7500/AEPS20240406002.

摘要

配电网内具有有功快速调节能力的分布式资源及柔性负荷的增多，为电网运行控制提供了新的方式。研究了配电网多馈线负荷协同的直控型虚拟电厂自动功率控制策略，实现了对自动功率控制指令的主动跟踪。首先，分析了馈线负荷调节特性，建立了基于电能质量等级的调控成本模型，并考虑广泛存在的分布式资源，构建了计及多类型有功资源调节潜力的直控型虚拟电厂。其次，构建了分布式资源聚合与控制指令分解模型，通过聚类算法实现资源分群，并基于经济性原则分解聚合体控制指令；构建了基于解析电压灵敏度的多类型有功调节资源协同优化模型，以确定自动功率控制指令的分解策略。最后，结合MATLAB和实时数字仿真（RTDS）平台搭建中国广东某区域实际配电网仿真模型，验证了所提策略的有效性。

Abstract

The increase of distributed energy resources and flexible loads with quick adjustment ability of active power in the distribution network provides new modes for the operation and control of power grid. The automatic power control strategy of direct-controlled virtual power plant based on multi-feeder load coordination in the distribution network is studied to realize the active tracking of automatic power control instructions. Firstly

the load regulation characteristics of feeders are analyzed

and a regulation and control cost model based on power quality level is established. Taking the widely existing distributed energy resources into account

a direct-controlled virtual power plant is constructed

which considers the regulation potential of various types of active power resources. Secondly

a distributed energy resource aggregation and control command decomposition model is constructed to realize resource clustering through clustering algorithm

and the aggregation control command is decomposed based on the economic principles. A coordinated optimization model of multi-type active power regulation resources based on linearized voltage sensitivity is constructed to determine the decomposition strategy of automatic power control commands. Finally

combining MATLAB and real-time digital simulator (RTDS) platform

an actual distribution network simulation model for a certain region in Guangdong Province

China is built to verify the effectiveness of the proposed strategy.

关键词

Keywords

references

中国发展与改革委员会，国家能源局 . 关于新形势下配电网高质量发展的指导意见［EB/OL］.［ 2024-02-06 ］. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202403/content_6935790.htm https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202403/content_6935790.htm .

National Development and Reform Commission， National Energy Administration . Guidance on high-quality development of distribution network under the new situation ［EB/OL］. ［ 2024-02-06 ］. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202403/content_6935790.htm https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202403/content_6935790.htm .

马钊，张恒旭，赵浩然，等 . 双碳目标下配用电系统的新使命和新挑战［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 19 ）： 6931 - 6944 .

MA Zhao ， ZHANG Hengxu ， ZHAO Haoran ， et al . New mission and challenge of power distribution and consumption system under dual-carbon target ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 19 ）： 6931 - 6944 .

吴岩，王玮，吴学智，等 . 微电网跟踪调度计划双层双时间尺度实时控制策略［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 1 ）： 120 - 127 .

WU Yan ， WANG Wei ， WU Xuezhi ， et al . Two-layer double-time scale real-time control strategy of microgrid for tracking scheduling plan ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 1 ）： 120 - 127 .

马伟，王玮，吴学智，等 . 平抑光伏并网功率波动的混合储能系统优化调度策略［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 3 ）： 58 - 66 .

MA Wei ， WANG Wei ， WU Xuezhi ， et al . Optimal dispatching strategy of hybrid energy storage system for smoothing power fluctuation caused by grid-connected photovoltaic ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 3 ）： 58 - 66 .

王枭，何怡刚，马恒瑞，等 . 面向电网辅助服务的虚拟储能电厂分布式优化控制方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 10 ）： 181 - 188 .

WANG Xiao ， HE Yigang ， MA Hengrui ， et al . Distributed optimization control method of virtual energy storage plants for power grid ancillary services ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 10 ）： 181 - 188 .

刘海涛，许伦，郝思鹏，等 . 基于配电网分区的分布式混合储能优化方法［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 5 ）： 137 - 143 .

LIU Haitao ， XU Lun ， HAO Sipeng ， et al . Optimization method of distributed hybrid energy storage based on distribution network partition ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 5 ）： 137 - 143 .

孙建军，张世泽，曾梦迪，等 . 考虑分时电价的主动配电网柔性负荷多目标优化控制［J］. 电工技术学报， 2018 ， 33 （ 2 ）： 401 - 412 .

SUN Jianjun ， ZHANG Shize ， ZENG Mengdi ， et al . Multi-objective optimal control for flexible load in active distribution network considering time-of-use tariff ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2018 ， 33 （ 2 ）： 401 - 412 .

王怡岚，童亦斌，黄梅，等 . 基于需求侧响应的空调负荷虚拟储能模型研究［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 2 ）： 394 - 401 .

WANG Yilan ， TONG Yibin ， HUANG Mei ， et al . Research on virtual energy storage model of air conditioning loads based on demand response ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 2 ）： 394 - 401 .

石文超，吕林，高红均，等 . 考虑需求响应和电动汽车参与的主动配电网经济调度［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 11 ）： 41 - 51 .

SHI Wenchao ， LYU Lin ， GAO Hongjun ， et al . Economic dispatch of active distribution network with participation of demand response and electric vehicle ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 11 ）： 41 - 51 .

武艺，姚良忠，廖思阳，等 . 一种基于改进 K -means++算法的分布式光储聚合调峰方法［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 10 ）： 3923 - 3931 .

WU Yi ， YAO Liangzhong ， LIAO Siyang ， et al . A peak shaving method of aggregating the distributed photovoltaics and energy storages based on the improved K -means++ algorithm ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 10 ）： 3923 - 3931 .

CALERO F ， CAÑIZARES C A ， BHATTACHARYA K . Aggregated BESS dynamic models for active distribution network studies ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 3 ）： 2077 - 2088 .

潘明杰，解大，王西田 . 计及分布式资源调节特性差异的虚拟电厂响应策略［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 18 ）： 108 - 117 .

PAN Mingjie ， XIE Da ， WANG Xitian . Response strategy for virtual power plant considering difference in regulation characteristics of distributed energy resources ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 18 ）： 108 - 117 .

王思远，吴文传 . 灵活性资源聚合参考模型与量化指标体系［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 3 ）： 1 - 9 .

WANG Siyuan ， WU Wenchuan . Aggregation reference model and quantitative metric system of flexible energy resources ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 3 ）： 1 - 9 .

VAN DAO T ， CHAITUSANEY S ， NGUYEN H T N . Linear least-squares method for conservation voltage reduction in distribution systems with photovoltaic inverters ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2017 ， 8 （ 3 ）： 1252 - 1263 .

ZHANG Q Z ， GUO Y F ， WANG Z Y ， et al . Distributed optimal conservation voltage reduction in integrated primary-secondary distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 5 ）： 3889 - 3900 .

FERREIRA COSTA L ， DE CARNE G ， BUTICCHI G ， et al . The Smart Transformer： a solid-state transformer tailored to provide ancillary services to the distribution grid ［J］. IEEE Power Electronics Magazine ， 2017 ， 4 （ 2 ）： 56 - 67 .

PAMSHETTI V B ， SINGH S ， THAKUR A K ， et al . Multistage coordination volt/var control with CVR in active distribution network in presence of inverter-based DG units and soft open points ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2021 ， 57 （ 3 ）： 2035 - 2047 .

唐杰，吕林，叶勇，等 . 多时间尺度下主动配电网源-储-荷协调经济调度［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 20 ）： 53 - 64 .

TANG Jie ， LV Lin ， YE Yong ， et al . Source-storage-load coordinated economic dispatch of an active distribution network under multiple time scales ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 20 ）： 53 - 64 .

仲家 . 智能配电网可调节资源集群划分与优化调度研究［D］. 济南：山东大学， 2023 .

ZHONG Jia . Research on division and optimal scheduling of adjustable resource clusters in smart distribution network ［D］. Jinan ： Shandong University ， 2023 .

周欢，王芬，李志勇，等 . 虚拟电厂自趋优负荷跟踪控制策略［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 24 ）： 8334 - 8348 .

ZHOU Huan ， WANG Fen ， LI Zhiyong ， et al . Load tracking control strategy for virtual power plant via self-approaching optimization ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 24 ）： 8334 - 8348 .

王文悦，刘海涛，季宇 . 虚拟电厂可调空间统一建模及其参与调峰市场的优化运行策略［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 18 ）： 74 - 82 .

WANG Wenyue ， LIU Haitao ， JI Yu . Unified modeling for adjustable space of virtual power plant and its optimal operation strategy for participating in peak-shaving market ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 18 ）： 74 - 82 .

关舒丰，王旭，蒋传文，等 . 基于可控负荷响应性能差异的虚拟电厂分类聚合方法及辅助服务市场投标策略研究［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 3 ）： 933 - 943 .

GUAN Shufeng ， WANG Xu ， JIANG Chuanwen ， et al . Classification and aggregation of controllable loads based on different responses and optimal bidding strategy of VPP in ancillary market ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 3 ）： 933 - 943 .

宁剑，江长明，张哲，等 . 可调节负荷资源参与电网调控的思考与技术实践［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 17 ）： 1 - 8 .

NING Jian ， JIANG Changming ， ZHANG Zhe ， et al . Thinking and technical practice of adjustable load resources participating in dispatching and control of power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 17 ）： 1 - 8 .

DALL’ANESE E ， GUGGILAM S S ， SIMONETTO A ， et al . Optimal regulation of virtual power plants ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 2 ）： 1868 - 1881 .

国家能源局 . 国家能源局关于印发《电力辅助服务管理办法》的通知［EB/OL］.［ 2024-02-06 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/2021-12/21/c_1310391161.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/2021-12/21/c_1310391161.htm .

National Energy Administration . Notice of the National Energy Administration on issuing “Management Measures for Power Auxiliary Services” ［EB/OL］. ［ 2024-02-06 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/2024-02/06/c_1310391161.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/2024-02/06/c_1310391161.htm .

葛鑫鑫，付志扬，徐飞，等 . 面向新型电力系统的虚拟电厂商业模式与关键技术［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 18 ）： 129 - 146 .

GE Xinxin ， FU Zhiyang ， XU Fei ， et al . Business model and key technologies of virtual power plant for new power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 18 ）： 129 - 146 .

JHA R R ， DUBEY A ， LIU C C ， et al . Bi-level volt-VAR optimization to coordinate smart inverters with voltage control devices ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 3 ）： 1801 - 1813 .

国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会 . 电能质量经济性评估第1部分：电力用户的经济性评估方法： GB/Z 32880.1—2016 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2016 .

General Administration of Quality Supervision ， Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Economic evaluation of power quality： Part 1： economic evaluation method for the end-users ： GB/Z 32880.1—2016 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2016 .

国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会 . 光伏发电站接入电力系统技术规定： GB/T 19964—2024 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2024 .

State Administration for Market Regulation ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Technical requirements for connecting photovoltaic power station to power system ： GB/T 19964—2024 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2024 .

邰彬，黄杨珏，沈开程，等 . 基于指标加权 K -means++算法的分布式光伏功率波动平抑控制方法［J］. 武汉大学学报（工学版）， 2023 ， 56 （ 11 ）： 1413 - 1424 .

TAI Bin ， HUANG Yangjue ， SHEN Kaicheng ， et al . Smoothing control method of distributed photovolta ic power fluctuation based on the index weighted K -means++ algorithm ［J］. Engineering Journal of Wuhan University ， 2023 ， 56 （ 11 ）： 1413 - 1424 .

BERNSTEIN A ， WANG C ， DALL’ANESE E ， et al . Load flow in multiphase distribution networks： existence， uniqueness， non-singularity and linear models ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 6 ）： 5832 - 5843 .

张琳娜，乐健，李昊炅 . 基于混合整数线性规划的含ZIP负荷有源配电网重构方法［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 8 ）： 25 - 32 .

ZHANG Linna ， LE Jian ， LI Haojiong . Reconfiguration method of an active distribution network with a ZIP load model based on mixed integer linear programming ［J］. Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 8 ）： 25 - 32 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

面向新型电力系统的虚拟电厂商业模式与关键技术

基于Gale-Shapley算法的虚拟电厂与分布式资源匹配机制