计及源荷不确定性的直流互联系统概率化阻抗建模与稳定性分析
Probabilistic Impedance Modeling and Stability Analysis of DC Interconnected System Considering Source-Load Uncertainty
- 电力系统自动化 2025年49卷第19期 页码：113-122
- 作者机构：
1.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
2.国网上海能源互联网研究院有限公司，上海市 201210
- 作者简介：
陆梓萌(2001—)，女，硕士研究生，主要研究方向：多端直流互联系统阻抗建模与稳定性分析。E-mail：22310049@zju.edu.cn
廖玉茗(1994—)，男，博士，讲师，主要研究方向：新能源系统阻抗建模与稳定性分析。E-mail：yumingliao@zju.edu.cn
杨磊（1993—），男，博士，专职研究员，主要研究方向：新能源并网运行与控制技术。E-mail：yangleiee@zju.edu.cn
年珩(1978—)，男，通信作者，博士，教授，主要研究方向：新能源并网运行与控制技术。E-mail：nianheng@zju.edu.cn
- 基金信息：国家自然科学基金杰出青年基金资助项目(52325702);浙江省自然科学基金资助项目(LY23E070002)
DOI：10.7500/AEPS20250323003
中图分类号：收稿：2025-03-23，
修回：2025-06-12，
网络首发：2025-07-14，
纸质出版：2025-10-10
- 稿件说明：
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陆梓萌,廖玉茗,杨磊等.计及源荷不确定性的直流互联系统概率化阻抗建模与稳定性分析[J].电力系统自动化,2025,49(19):113-122.
LU Zimeng,LIAO Yuming,YANG Lei,et al.Probabilistic Impedance Modeling and Stability Analysis of DC Interconnected System Considering Source-Load Uncertainty[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(19):113-122.
陆梓萌,廖玉茗,杨磊等.计及源荷不确定性的直流互联系统概率化阻抗建模与稳定性分析[J].电力系统自动化,2025,49(19):113-122. DOI： 10.7500/AEPS20250323003.
LU Zimeng,LIAO Yuming,YANG Lei,et al.Probabilistic Impedance Modeling and Stability Analysis of DC Interconnected System Considering Source-Load Uncertainty[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(19):113-122. DOI： 10.7500/AEPS20250323003.
摘要
配电网多端直流互联系统中分布式光伏与电动汽车充电桩的大量接入，导致系统呈现高度电力电子化和强不确定特征，给系统稳定运行带来了严峻挑战。为了分析源荷不确定性对多端直流互联系统稳定性的影响，文中提出了计及源荷不确定性的概率化阻抗建模方法，通过基于矩信息的启动函数拟合实现系统稳定概率的分析，进而分析了电网参数与电力电子设备控制参数对系统稳定性概率特征的影响规律。最后，通过MATLAB/Simulink仿真
与蒙特卡洛法对比验证了所提方法的有效性。
Abstract
A large number of distributed photovoltaic and electric vehicle charging piles access in the multi-terminal DC interconnected system of the distribution network. This results in a high power-electronization and strong uncertainty of the system
which brings serious challenges to the stable operation of the system. To analyze the impact of source-load uncertainty on the stability of the multi-terminal DC interconnected system
this paper proposes a probabilistic impedance modeling method considering the source-load uncertainty. The analysis of the system stability probability is achieved through the starting function fitting based on the moment information. Then the influence of the grid parameters and the control parameters of the power electronic equipment on the probability characteristics of the system stability is analyzed. Finally
the effectiveness of the proposed method is verified by MATLAB/Simulink simulation compared with Monte Carlo method.
关键词
Keywords
references
张智刚 ， 康重庆 . 碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望 ［J］. 中国电机工程学报 ， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2806 - 2819 .
ZHANG Zhigang ， KANG Chongqing . Challenges and prospects for constructing the new-type power system towards a carbon neutrality future ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2806 - 2819 .
LYU Z K ， NIU S X ， WANG T ， et al . Virtual multiphase drive-based harmonic current injection approach for PMSMs with distorted back-EMFs ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2025 ， 40 （ 3 ）： 3844 - 3849 .
王皓靖 ， 郭佩乾 ， 时珊珊 ， 等 . 中压配电网多台区柔性互联技术应用现状与展望 ［J］. 电力系统自动化 ， 2025 ， 49 （ 5 ）： 13 - 23 .
WANG Haojing ， GUO Peiqian ， SHI Shanshan ， et al . Application status and prospects of flexible interconnection technology for multi-station areas in medium-voltage distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 5 ）： 13 - 23 .
王成山 ， 李微 ， 王议锋 ， 等 . 直流微电网母线电压波动分类及抑制方法综述 ［J］. 中国电机工程学报 ， 2017 ， 37 （ 1 ）： 84 - 98 .
WANG Chengshan ， LI Wei ， WANG Yifeng ， et al . DC bus voltage fluctuation classification and restraint methods review for DC microgrid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 1 ）： 84 - 98 .
刘文龙 ， 吕志鹏 ， 刘海涛 . 电力电子化配电台区形态发展以及运行控制技术综述 ［J］. 中国电机工程学报 ， 2023 ， 43 （ 13 ）： 4899 - 4922 .
LIU Wenlong ， LYU Zhipeng ， LIU Haitao . An overview of morphological development and operation control technology of power electronics dominated distribution area ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 13 ）： 4899 - 4922 .
CHEN Y H ， XU W ， LIU Y ， et al . Small-signal system frequency stability analysis of the power grid integrated with type-Ⅱ doubly-fed variable speed pumped storage ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2023 ， 38 （ 1 ）： 611 - 623 .
方正 ， 黄云辉 ， 严文博 ， 等 . 构网型变流器功率同步控制稳定性机理分析 ［J］. 电力系统自动化 ， 2024 ， 48 （ 19 ）： 101 - 108 .
FANG Zheng ， HUANG Yunhui ， YAN Wenbo ， et al . Stability mechanism analysis of power synchronization control for grid-forming converters ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 19 ）： 101 - 108 .
赵文梦 ， 陈鹏伟 ， 许昭 ， 等 . 直流配电系统虚拟惯性控制阻尼增强特性分析及参数设计 ［J］. 电力系统自动化 ， 2024 ， 48 （ 23 ）： 136 - 144 .
ZHAO Wenmeng ， CHEN Pengwei ， XU Zhao ， et al . Characteristic analysis and parameter design of damping enhancement for virtual inertia control of DC distribution system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 23 ）： 136 - 144 .
WANG Y Z ， WANG Z Q ， LEI M ， et al . Analysis and control of DC voltage dynamics based on a practical reduced-order model of droop-controlled VSC-MTDC system in DC voltage control timescale ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2024 ， 39 （ 2 ）： 1031 - 1039 .
ANTONIADOU-PLYTARIA K E ， KOUVELIOTIS-LYSIKATOS I N ， GEORGILAKIS P S ， et al . Distributed and decentralized voltage control of smart distribution networks： models， methods， and future research ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2017 ， 8 （ 6 ）： 2999 - 3008 .
朱建全 ， 朱文凯 ， 刘海欣 ， 等 . 近似动态规划在电力系统优化运行中的应用综述 ［J］. 电力系统自动化 ， 2024 ， 48 （ 22 ）： 1 - 21 .
ZHU Jianquan ， ZHU Wenkai ， LIU Haixin ， et al . Overview on application of approximate dynamic programming in optimal operation of power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 22 ）： 1 - 21 .
SINGH V ， MOGER T ， JENA D . Probabilistic load flow for wind integrated power system considering node power uncertainties and random branch outages ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2023 ， 14 （ 1 ）： 482 - 489 .
李可萌 ， 王毅 ， 闪鑫 ， 等 . 基于任意概率分布建模与改进混沌多项式展开的概率潮流方法 ［J/OL］. 电力系统自动化 ［ 2025-03-23 ］. https：//kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx？filename=DLXT20240722002&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=DLXT20240722002&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ .
LI Kemeng ， WANG Yi ， SHAN Xin ， et al . Probabilistic power flow method based on arbitrary probability distribution modeling and improved chaotic polynomial expansion ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ［ 2025-03-23 ］. https：//kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx？filename=DLXT20240722002&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=DLXT20240722002&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ .
胡喆 ， 王晗 ， 严正 ， 等 . 基于多保真度模型的高比例新能源配电网潮流不确定性表征方法 ［J］. 中国电机工程学报 ， 2024 ， 44 （ 8 ）： 2965 - 2978 .
HU Zhe ， WANG Han ， YAN Zheng ， et al . Uncertainty representation method of power flow in distribution network with high percentage of renewable energy based on the multi-fidelity model ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 8 ）： 2965 - 2978 .
谢伟杰 ， 肖凡 ， 涂春鸣 ， 等 . 考虑工作点时变特性的并网变流器全工作区间稳定性分析 ［J］. 中国电机工程学报 ， 2024 ， 44 （ 7 ）： 2801 - 2815 .
XIE Weijie ， XIAO Fan ， TU Chunming ， et al . Full working area stability analysis of grid-connected converters considering time-varying characteristics of operating points ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 7 ）： 2801 - 2815 .
邓卫 ， 丁立 ， 庄莹 ， 等 . 不确定扰动下交直流混合配电系统的可达性分析 ［J］. 电力系统自动化 ， 2023 ， 47 （ 14 ）： 52 - 63 .
DENG Wei ， DING Li ， ZHUANG Ying ， et al . Reachability analysis of AC/DC hybrid distribution system under uncertain disturbance ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 14 ）： 52 - 63 .
LIU S C ， LIU P X ， WANG X Y . Stochastic small-signal stability analysis of grid-connected photovoltaic systems ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2016 ， 63 （ 2 ）： 1027 - 1038 .
林超凡 ， 别朝红 . 新型电力系统不确定性静态建模及量化分析方法评述 ［J/OL］. 电力系统自动化 ［ 2025-03-23 ］. https：//kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx？filename=DLXT20240903007&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=DLXT20240903007&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ .
LIN Chaofan ， BIE Zhaohong . Review on new static modeling and quantitative analysis methods of power system uncertainty ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ［ 2025-03-23 ］. https：//kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx？filename=DLXT20240903007&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=DLXT20240903007&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ .
高元海 ， 王淳 . 级数展开法拟合概率潮流分布函数的局限及改进 ［J］. 中国电机工程学报 ， 2021 ， 41 （ 17 ）： 5900 - 5911 .
GAO Yuanhai ， WANG Chun . Limitation and improvement of fitting probability power flow distribution function by series expansion method ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 17 ）： 5900 - 5911 .
张璐 ， 陈雪寒 ， 唐巍 ， 等 . 低压配电台区移动柔性互联：可行性分析、应用场景及展望 ［J］. 电力系统自动化 ， 2025 ， 49 （ 5 ）： 1 - 12 .
ZHANG Lu ， CHEN Xuehan ， TANG Wei ， et al . Mobile flexible interconnection in low-voltage distribution station areas： feasibility analysis， application scenarios and prospects ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 5 ）： 1 - 12 .
徐潇源 ， 王晗 ， 严正 ， 等 . 能源转型背景下电力系统不确定性及应对方法综述 ［J］. 电力系统自动化 ， 2021 ， 45 （ 16 ）： 2 - 13 .
XU Xiaoyuan ， WANG Han ， YAN Zheng ， et al . Overview of power system uncertainty and its solutions under energy transition ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 16 ）： 2 - 13 .
吴巍 ， 汪可友 ， 李国杰 . 计及光伏发电相关性的多重积分法概率潮流计算 ［J］. 中国电机工程学报 ， 2015 ， 35 （ 3 ）： 568 - 575 .
WU Wei ， WANG Keyou ， LI Guojie . Probabilistic load flow calculation method based on multiple integral method considering correlation of photovoltaic generation ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2015 ， 35 （ 3 ）： 568 - 575 .
薛世伟 ， 贾清泉 ， 张珂欣 ， 等 . 用电数据驱动的低压配电网负荷随机建模及不平衡评估 ［J］. 电力系统自动化 ， 2022 ， 46 （ 8 ）： 143 - 153 .
XUE Shiwei ， JIA Qingquan ， ZHANG Kexin ， et al . Electricity-consumption-data-driven stochastic modeling and unbalance assessment of load in low voltage distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 8 ）： 143 - 153 .
张贤达 . 现代信号处理 ［M］. 北京 ： 清华大学出版社 ， 1995 .
ZHANG Xianda . Modern signal processing ［M］. Beijing ： Tsinghua University Press ， 1995 .
朱星阳 ， 刘文霞 ， 张建华 . 考虑大规模风电并网的电力系统随机潮流 ［J］. 中国电机工程学报 ， 2013 ， 33 （ 7 ）： 77 - 85 .
ZHU Xingyang ， LIU Wenxia ， ZHANG Jianhua . Probabilistic load flow method considering large-scale wind power integration ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2013 ， 33 （ 7 ）： 77 - 85 .
ARTYUSHENKO V M ， VOLOVACH V I . Mathematical methods for describing a non-Gaussian probability density function ［C］// 2020 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies （FarEastCon） ， October 6-9 ， 2020 ， Vladivostok， Russia .
LIU H ， XINZHOU X ， XIONG X ， et al . Energy interconnection and energy microcirculation system of terminal power grid based on low-voltage flexible DC ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 6 ）： 40 - 47 .
WANG F ， WU X K ， LEE F C ， et al . Analysis of unified output MPPT control in subpanel PV converter system ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2014 ， 29 （ 3 ）： 1275 - 1284 .
吴泽志 ， 王朝亮 ， 张晶 ， 等 . 模块化串联分布式光伏低压直流并网的效率优化控制策略 ［J］. 太阳能学报 ， 2023 ， 44 （ 11 ）： 91 - 99 .
WU Zezhi ， WANG Chaoliang ， ZHANG Jing ， et al . Efficiency optimization control strategy for low-voltage DC grid-connected distributed photovoltaic with modular cascaded structure ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2023 ， 44 （ 11 ）： 91 - 99 .
李亚伦 ， 欧阳明高 ， 赵争鸣 . 电动汽车车能互动的充电机理、系统构型与推广路径 ［J/OL］. 中国电机工程学报 ［ 2025-03-23 ］. https：//kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx？filename=ZGDC20240715002&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=ZGDC20240715002&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ .
LI Yalun ， OUYANG Minggao ， ZHAO Zhengming . Charging mechanism， system configuration and promotion path of vehicle-energy interaction of electric vehicles ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2025-03-23 ］. https：//kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx？filename=ZGDC20240715002&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=ZGDC20240715002&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ .
陈红坤 ， 夏方舟 ， 袁栋 ， 等 . 直流配电网中含光伏的电动汽车快速充电站优化配置方案 ［J］. 电力系统自动化 ， 2020 ， 44 （ 16 ）： 53 - 60 .
CHEN Hongkun ， XIA Fangzhou ， YUAN Dong ， et al . Optimal configuration scheme of fast electric vehicle charging station with photovoltaic in DC distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 16 ）： 53 - 60 .
SANGWONGWANICH A ， BLAABJERG F . Monte Carlo simulation with incremental damage for reliability assessment of power electronics ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2021 ， 36 （ 7 ）： 7366 - 7371 .
PRUSTY B R ， JENA D . Combined cumulant and Gaussian mixture approximation for correlated probabilistic load flow studies： a new approach ［J］. CSEE Journal of Power and Energy Systems ， 2016 ， 2 （ 2 ）： 71 - 78 .
管霖 ， 陈旭 ， 吕耀棠 ， 等 . 适用于电网规划的光伏发电概率模型及其应用 ［J］. 电力自动化设备 ， 2017 ， 37 （ 11 ）： 1 - 7 .
GUAN Lin ， CHEN Xu ， LV Yaotang ， et al . Probability model of PV generation for power system planning and its application ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2017 ， 37 （ 11 ）： 1 - 7 .
马昊天 ， 刘科研 ， 盛万兴 ， 等 . 考虑季节因素的光伏出力主-噪成分概率特性分析及场景构建方法 ［J］. 太阳能学报 ， 2024 ， 45 （ 12 ）： 154 - 164 .
MA Haotian ， LIU Keyan ， SHENG Wanxing ， et al . Probability characteristic analysis and scenario modeling method for main-noise components of photovoltaic power output considering seasonal factors ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2024 ， 45 （ 12 ）： 154 - 164 .
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