基于馈线负荷集群直控的虚拟电厂调节能力动态评估方法

廖思阳; 石丰铭; 徐箭; 柯德平; 孙元章; 张恒荣

doi:10.7500/AEPS20250304004

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基于馈线负荷集群直控的虚拟电厂调节能力动态评估方法

规模化灵活资源虚拟电厂 | 更新时间：2026-02-28

- 基于馈线负荷集群直控的虚拟电厂调节能力动态评估方法
- Dynamic Assessment Method for Regulation Capability of Virtual Power Plant Based on Direct Control of Feeder Load Clusters
- 电力系统自动化 2025年49卷第20期页码：73-83
- 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
  3.贵州电网有限责任公司电力科学研究院，贵州省贵阳市 550002
- 作者简介：
  
  廖思阳(1989—)，男，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
  石丰铭(2002—)，男，硕士研究生，主要研究方向：配电网柔性负荷控制。E-mail：2020302192017@whu.edu.cn
  徐箭(1980—)，男，通信作者，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
- 基金信息：
  
  贵州省科技计划项目（黔科合支撑［2023］一般292）
- DOI：10.7500/AEPS20250304004
  中图分类号：
- 收稿：2025-03-04，
  
  修回：2025-07-22，
  
  网络首发：2025-08-12，
  
  纸质出版：2025-10-25
- 稿件说明：
移动端阅览
廖思阳,石丰铭,徐箭等.基于馈线负荷集群直控的虚拟电厂调节能力动态评估方法[J].电力系统自动化,2025,49(20):73-83.

LIAO Siyang,SHI Fengming,XU Jian,et al.Dynamic Assessment Method for Regulation Capability of Virtual Power Plant Based on Direct Control of Feeder Load Clusters[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(20):73-83.
廖思阳,石丰铭,徐箭等.基于馈线负荷集群直控的虚拟电厂调节能力动态评估方法[J].电力系统自动化,2025,49(20):73-83. DOI： 10.7500/AEPS20250304004.

LIAO Siyang,SHI Fengming,XU Jian,et al.Dynamic Assessment Method for Regulation Capability of Virtual Power Plant Based on Direct Control of Feeder Load Clusters[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(20):73-83. DOI： 10.7500/AEPS20250304004.

摘要

作为电网灵活调节资源的重要组成部分，馈线负荷具有显著的调节潜力，能够作为虚拟电厂（VPP）的关键组成部分，在电网安全稳定控制和需求侧响应等领域发挥重要作用。文中针对馈线负荷的可调容量评估展开研究，旨在为其在非常态化调节和紧急平衡等场景中参与电网优化控制提供容量约束。首先，通过工程测试验证馈线负荷的电压-功率耦合特性，在此基础上建立了考虑时变特性的降压节能（CVR）系数模型，并提出相应的参数辨识方法。其次，在有载调压变压器为主要调节手段、并联型无功调压设备辅助调压的前提下，提出一种基于解析电压灵敏度的馈线负荷可调容量评估动态优化模型，在最大化电压调节范围的同时减少无功调节量，并结合CVR系数模型每分钟滚动更新馈线集群的调节能力。最后，基于MATLAB仿真平台搭建了IEEE 33节点改进模型，验证了所提方法的有效性。

Abstract

As a vital component of flexible regulation resources in power grids

feeder loads exhibit significant regulation potential and can serve as a critical component of the virtual power plant (VPP)

playing an important role in the power grid security

stability control

and demand-side response. This paper focuses on the assessment of adjustable capacity of feeder loads

aiming to provide capacity constraints for their participation in grid optimization control in scenarios such as non-routine regulation and emergency balancing. Firstly

the voltage-power coupling characteristics of feeder loads are validated through engineering tests. On this basis

a time-varying characteristic-based model for conservation voltage reduction (CVR) coefficient is established

and a corresponding parameter identification method is proposed. Secondly

on the premise of using on-load tap changers (OLTCs) as the primary regulation means and shunt reactive power regulation devices as auxiliary means

a dynamic optimization model for assessing the adjustable capacity of feeder loads is proposed based on analytical voltage sensitivity. This model maximizes the voltage regulation boundaries while reducing the total regulation of reactive power. And combined with the CVR coefficient model

the regulation capability of the feeder cluster is updated every minute on a rolling basis. Finally

an modified IEEE 33-bus model is built on the MATLAB simulation platform to verify the effectiveness of the proposed method.

关键词

Keywords

references

张国驹，裴玮，杨鹏，等 . 中压配电网柔性互联设备的电路拓扑与控制技术综述［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 6 ）： 18 - 29 .

ZHANG Guoju ， PEI Wei ， YANG Peng ， et al . Review on circuit topology and control technology of flexible interconnection devices for medium-voltage distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 6 ）： 18 - 29 .

康重庆，陈启鑫，苏剑，等 . 新型电力系统规模化灵活资源虚拟电厂科学问题与研究框架［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 18 ）： 3 - 14 .

KANG Chongqing ， CHEN Qixin ， SU Jian ， et al . Scientific problems and research framework of virtual power plant with enormous flexible distributed energy resources in new power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 18 ）： 3 - 14 .

朱元振，刘玉田 . 考虑源荷不确定性的高风险连锁故障快速筛选［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 5 ）： 92 - 103 .

ZHU Yuanzhen ， LIU Yutian . Fast screening of high-risk cascading failure considering uncertainties of source and load ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 5 ）： 92 - 103 .

郭方洪，冯秀荣，杨淏，等 . 基于数据模型双驱动的新能源微电网分布鲁棒优化调度［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 20 ）： 36 - 47 .

GUO Fanghong ， FENG Xiurong ， YANG Hao ， et al . Dual-data-model-driven distributionally robust optimal scheduling of renewable energy microgrid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 20 ）： 36 - 47 .

鲁卓欣，徐潇源，严正，等 . 不确定性环境下数据驱动的电力系统优化调度方法综述［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 21 ）： 172 - 183 .

LU Zhuoxin ， XU Xiaoyuan ， YAN Zheng ， et al . Overview on data-driven optimal scheduling methods of power system in uncertain environment ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 21 ）： 172 - 183 .

孔祥玉，刘超，陈宋宋，等 . 考虑动态过程的可调资源集群多时间节点响应潜力评估方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 18 ）： 55 - 64 .

KONG Xiangyu ， LIU Chao ， CHEN Songsong ， et al . Assessment method for multi-time-node response potential of adjustable resource cluster considering dynamic process ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 18 ）： 55 - 64 .

LIU D C ， ZHANG C ， XU Y ， et al . Sensitivity region-based optimization for maximizing renewable generation hosting capacity of an islanded microgrid ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2022 ， 14 （ 4 ）： 2496 - 2507 .

ZHANG Q Z ， BU F K ， GUO Y ， et al . Tractable data enriched distributionally robust chance-constrained conservation voltage reduction ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2024 ， 39 （ 1 ）： 821 - 835 .

田浩，王可庆，俞斌，等 . 考虑多类型负荷及风光不确定性的配电网优化规划［J］. 电力系统及其自动化学报， 2021 ， 33 （ 9 ）： 144 - 150 .

TIAN Hao ， WANG Keqing ， YU Bin ， et al . Optimal planning for distribution network considering multi-type load and uncertainties in wind power and photovoltaic ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2021 ， 33 （ 9 ）： 144 - 150 .

彭能，彭珉轩，李琼林，等 . 基于链式无功补偿的中压馈线柔性互联开关［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 6 ）： 165 - 175 .

PENG Neng ， PENG Minxuan ， LI Qionglin ， et al . Flexible interconnection switch of medium-voltage feeder based on cascaded reactive power compensation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 6 ）： 165 - 175 .

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 .

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 .

HAYWARD S ， MERLIN M ， WILLIAMS M ， et al . Coordination of smart hybrid transformers in distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2025 ， 16 （ 2 ）： 973 - 988 .

曹炜，王伟，刘蓓，等 . 受端电网负荷动态特性与三相短路电流相关性分析［J］. 电力系统自动化， 2011 ， 35 （ 5 ）： 61 - 65 .

CAO Wei ， WANG Wei ， LIU Bei ， et al . Analysis on relativity between load dynamics and three-phase short-circuit current of receiving-end power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2011 ， 35 （ 5 ）： 61 - 65 .

ARIF A ， WANG Z Y ， WANG J H ， et al . Load modeling—a review ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2017 ， 9 （ 6 ）： 5986 - 5999 .

WU P X ， ZHANG X R ， LU C ， et al . A composite load model aggregation method and its equivalent error analysis ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2023 ， 150 ： 109098 .

ZHANG Y Q ， LIAO Y ， JONES E ， et al . ZIP load modeling for single and aggregate loads and CVR factor estimation ［J］. International Journal of Emerging Electric Power Systems ， 2022 ， 23 （ 6 ）： 839 - 858 .

RIZVI S M H ， SAJAN K S ， SRIVASTAVA A K . Synchrophasor based ZIP parameters tracking using ML with adaptive window and data anomalies ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2022 ， 37 （ 1 ）： 3 - 13 .

BIRCAN M ， DURUSU A ， KEKEZOGLU B ， et al . Experimental determination of ZIP coefficients for residential appliances and ZIP model based appliance identification： the case of YTU smart home ［J］. Electric Power Systems Research ， 2020 ， 179 ： 106070 .

韩刚，黎雄，徐箭，等 . 计及需求响应下典型工业负荷排放特性的环境经济调度［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 8 ）： 109 - 119 .

HAN Gang ， LI Xiong ， XU Jian ， et al . Environmental economic dispatch considering emission characteristics of typical industrial loads under demand response ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 8 ）： 109 - 119 .

周升，王韵楚，谷炜，等 . 考虑梅雨汛期防洪安全的水电富集型虚拟电厂优化调度［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 22 ）： 108 - 117 .

ZHOU Sheng ， WANG Yunchu ， GU Wei ， et al . Optimal dispatch of hydropower-enriched virtual power plant considering flood control security during plum rainy flood season ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 22 ）： 108 - 117 .

张继行，张一，王旭，等 . 基于多代理强化学习的多新型市场主体虚拟电厂博弈竞价及效益分配策略［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 5 ）： 1980 - 1991 .

ZHANG Jihang ， ZHANG Yi ， WANG Xu ， et al . Game bidding and benefit allocation strategies for virtual power plants with multiple new market entities based on multi-agent reinforcement learning ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 5 ）： 1980 - 1991 .

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 .

史普鑫，史沛然，王佩雯，等 . 华北区域电力调峰辅助服务市场分析与运行评估［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 20 ）： 175 - 184 .

SHI Puxin ， SHI Peiran ， WANG Peiwen ， et al . Analysis and operation evaluation of power peak-shaving ancillary service market in North China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 20 ）： 175 - 184 .

蔡国伟，姜雨晴，黄南天，等 . 电力需求响应机制下基于多主体双层博弈的规模化电动汽车充放电优化调度［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 1 ）： 85 - 99 .

CAI Guowei ， JIANG Yuqing ， HUANG Nantian ， et al . Large-scale electric vehicles charging and discharging optimization scheduling based on multi-agent two-level game under electricity demand response mechanism ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 1 ）： 85 - 99 .

王一飞，王秀丽，黄晶，等 . 动态电价机制下电动汽车竞争性充电的阻塞管理模型［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 12 ）： 103 - 110 .

WANG Yifei ， WANG Xiuli ， HUANG Jing ， et al . Congestion management model for competitive charging of electric vehicles under dynamic electricity price mechanism ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 12 ）： 103 - 110 .

祖国强，郝子源，黄旭，等 . 考虑低压台区柔性互联的配电网最大供电能力［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 7 ）： 84 - 93 .

ZU Guoqiang ， HAO Ziyuan ， HUANG Xu ， et al . Total supply capability of distribution network considering flexible interconnection of low-voltage distribution station areas ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 7 ）： 84 - 93 .

肖峻，蔡仲伟 . 配电网 <math id="M130"><mi>N</mi><mo>-</mo><mn mathvariant="normal">1</mn></math> https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=92057892&type= 2.20133328 https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=92057912&type= 7.36600018 最大供电能力的判定定理［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 24 ）： 9481 - 9496 .

XIAO Jun ， CAI Zhongwei . Judgment theorem of <math id="M131"><mi>N</mi><mo>-</mo><mn mathvariant="normal">1</mn></math> https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=92057892&type= 2.20133328 https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=92057912&type= 7.36600018 total supply capability for distribution network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 24 ）： 9481 - 9496 .

肖峻，贺国伟 . 考虑双向能量交换型负荷的配电网最大供电能力模型［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 5 ）： 11 - 24 .

XIAO Jun ， HE Guowei . Model of total supply capability for distribution network considering bidirectional energy exchange load ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 5 ）： 11 - 24 .

葛少云，孙昊，刘洪，等 . 考虑可靠性与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 6 ）： 77 - 84 .

GE Shaoyun ， SUN Hao ， LIU Hong ， et al . Power supply capability evaluation of active distribution network considering reliability and post-fault load response ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 6 ）： 77 - 84 .

XU J ， XIE B Y ， LIAO S Y ， et al . Online assessment of conservation voltage reduction effects with micro-perturbation ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 3 ）： 2224 - 2238 .

屈尹鹏，孙元章，徐箭，等 . 基于解析灵敏度的不平衡配电系统分布式发电出力优化［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 19 ）： 117 - 125 .

QU Yinpeng ， SUN Yuanzhang ， XU Jian ， et al . Optimization of distributed generation output in unbalanced distribution system based on analytical sensitivity ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 19 ）： 117 - 125 .

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