配电网光伏承载力与供电可靠性技术研究及工程实践

国网江苏电科院袁宇波2025年10月 01工作背景 Content录 02分布式光伏承载能力分析 03分布式光伏四可能力建设 04配网供电可靠性优化提升 工作背景 第一部分 随着分布式光伏、电动汽车大规模接入，配电网电力电子化、有源化、随机性特征愈发明显，传统辐射状配网已不适应新型源荷发展，优化组网形态，保障不同地区多场景下电力保供和清洁能源高效消纳，是新型电力系统建设的重要组成部分。 工作背景 传统组网方式存在如下问题 ②组网方式灵活性差 ①承载能力受限 ③多元互动缺乏 分布式源荷时空特性不匹配，光伏“四可”能力缺失，源网荷储友好互动水平低，配网运行经济性差 分布式资源发展迅速，配电网局部承载力不足，出现倒送重过载、电压越限等问题 传统配网设备功能单一组网灵活性差，供电可靠性面临挑战，难以兼顾保供应与保消纳双重需求 为此，建立国网公司先进配电组网技术实验室 工作背景 第一部分 实验室旨在攻关大规模分布式光伏、电动汽车等源荷接入下，配电网承载能力分析与形态演进机理研究，攻克先进配电组网中“形态、设备、运行”等核心技术，提升供电可靠性，支撑建设“清洁低碳、安全可靠、柔性灵活、智慧融合”的现代智慧配电网。 工作背景 第一部分 建成交直流配用电、源荷储全要素、数字化配电网三个试验区和一个配电网实证基地，试验区总面积53000m2，实证基地总面积47.3km2，固定资产达2.7亿元，全方位支撑现代智慧配电网建设。 01 工作背景 录 C02分布式光伏承载能力分析 03分布式光伏四可能力建设 04 配网供电可靠性优化提升 分布式光伏承载能力分析 第二部分 截至2025年9月底，江苏省光伏装机规模达8391万于瓦，其中分布式光伏装机达6523万千瓦，占比78%，近三年持续保持较高增长态势 分布式光伏承载能力分析 第二部分 随着江苏分布式光伏爆发式接入配电网，配网局部出现承载力受限、倒送重过载等问题：光伏弱可控性与出力随机性，导致主网电力电量平衡问题加剧，电网新能源消纳与保供面临巨大压力。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 苏北农村地区午间光伏倒送成为常态，台区倒送重过载、电压越限问题严重；局部地区新能源出力短时超全社会用电负荷，制约光伏安全、绿色、经济接入电网。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 国家发展改革委、国家能源局多次发文，新能源行业从“政策驱动”向“市场驱动”转变；省发展改革委接续发布实施细则，明确优先推动整村光伏连片开发等相关举措。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 配电网电压越限、设备超重载等问题诊断往往借助事后分析、缺乏事前预判手段 配网局部区域承载力受限、主配网协同灵活性不足，配网承载力提升手段较为单一 分布式光伏安装随机性强，远景开发情况受居民安装意愿、屋顶安装条件、屋顶识别技术等因素制约 现状配电网光伏承载能力与精准量化评估难 提高配电网承载能力支撑光伏规模化接入难 远景分布式光伏开发建设规模及时序预测难 分布式光伏承载能力分析 评估分布式光伏增长空间、明确配电网承载边界、提出科学应对方案 分布式光伏承载能力分析 第二部分 基于亚米级卫星影像+无人机航拍神经网络识别算法，识别全省10万平方公里土地上建筑屋顶，结合地域特点、屋顶开发条件、用户装机意愿等，差异化测算农村住宅、工业园区、城市高楼等不同类型屋顶可开发光伏装机容量。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 结合电网一张图中配变、线路坐标，将可开发屋顶与配变匹配，自下而上逐层汇聚屋顶可开发装机容量，递推实现配变-线路-网格-区县-地市-省域多层级可开发容量测算。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 结合电网数据中台设备台账、运行等数据，精准监测全省110余万台公（专）变4.5万余条中压馈线周边可开发、已开发、可接入光伏资源等情况。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 基于历史报装数据，综合考虑自然地理条件、用户经济效益以及电网承载能力等因素，构建屋顶分布式光伏装机时序预测模型，逐年预测光伏装机容量、密度与渗透率 分布式光伏承载能力分析 第二部分 贯通“主变-线路-配变-用户”拓扑关系，实现全省变电站“变-线-配-户”光伏装机及设备可开放容量“二叉树”汇聚呈现。 光伏可开放容量 0.8×S%+日间年度最小净负荷光伏发电转换效率 光伏承载力 分布式光伏承载能力分析 第二部分 升级“配变-线路-主变”电气拓扑和“村庄-乡镇-区县-地市”行政区划两层级光伏承载力评估算法，支撑“逐台、逐线、逐变”配网光伏动态承载能力逐层溯源评估。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 升级“配变-线路-主变”电气拓扑和“村庄-乡镇-区县-地市”行政区划两层级光伏承载力评估算法，支撑“逐台、逐线、逐变”配网光伏动态承载能力逐层溯源评估。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 升级“配变-线路-主变”电气拓扑和“村庄-乡镇-区县-地市”行政区划两层级光伏承载力评估算法，支撑“逐台、逐线、逐变”配网光伏动态承载能力逐层溯源评估。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 基于行标设计配网承载力评价指标，构建全量配电网仿真模型，以潮流计算与短路计算为基本手段，开展分布式光伏接入时序推演仿真，精准定位现状配网局部约束问题。 GB/T12325-2008（电能质量供电电压偏差）DL/T2041-2019《分布式电源接入电网承载力评估导购》 分布式光伏承载能力分析 第二部分 配变承载能力等级评估：依据电力行标《分布式电源接入电网承载力评估导则》基于评估周期内配变反向负载率最大值，将配变承载力等级分为绿色、黄色、红色三类。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 区域低压配电网承载能力等级评估规则：依据国家能源局国能综通新能【2023】74号要求，基于配变（台区）承载力等级进一步划分区域接网预警等级 8884*8 (2) N 分布式光伏承载能力分析 第二部分 开展全省2.1万余个行政村与配网台区、线路所属关系匹配治理，基于配变（台区）承载力红、黄、绿等级评估行政村光伏承载力与接网预警等级。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 构建改造与新建线路、配变、开关等设备并进行仿真验证能力，模拟传统网架改造方案，支撑配电网升级改造与规划建设。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 具备柔性互联、储能等新型网架改造方案的仿真验证能力，以配变负载均衡为目标设定柔性互联功率交换策略，优化储能充放电时序功率以解决配变潮汐性超容问题。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 以配电网典型供电模式及规划方案为基础，考虑区域光伏资源票赋与建设空间裕量，研究包含一次系统拓扑、接入电压等级、二次监控系统、保护配置等的高渗透率光伏接入设计方案。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 分析新增配变布点、三相交流汇聚接入、直流汇聚接入等不同类型高渗透率光伏接入设计方案的技术经济性，结合区域电网光伏发展、配网基础条件，给出典型接入方案建议。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 设计主配联动的配网改造技术方案，研发整村开发背景下电网承载力提升网架改造分析功能，支撑全省农村光伏可接入容量及配套电网投资测算。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 研发配储模式下网架改造分析功能，支撑“省-市-县-站-线-配”6个层级不同网架改造和配储比例下的光伏承载力及配套储能投资测算 分布式光伏承载能力分析 第二部分 充分挖掘电力供需互动环节潜力，基于数据聚类分析构建不同场景充电特性模型提取多类型充电桩典型功率曲线，分析其与光伏出力间的互补特性。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 研发电动汽车集群可调能力动态评估算法，作为整体参与配电网聚合调控，在车网互动微电网试验平台开展充电引导、有序充电等场景测试，促进新能源消纳，缓解配网局部重过载等问题。 分布式光伏承载能力分析 第二部分 依托上述成果研发智慧配电网数字仿真平台，已在全省13个地市上线应用。支撑2023/2025年度国家重点研发计划、国网镇江数字化配电网综合示范区等重点工程建设。 01工作背景 录 02分布式光伏承载能力分析 03分布式光伏四可能力建设 04配网供电可靠性优化提升 分布式光伏四可能力建设 第三部分 海量分布式光伏接入，配网局部出现承载受限、倒送重过载等问题：节假日分布式光伏大发期间，严重挤压传统火电机组出力，主网电力电量平衡问题加剧，稳定运行风险增加，大电网兜底不可持续，新能源消纳与保供压力巨大。 分布式光伏四可能力建设 第三部分 分布式光伏四可能力建设 第三部分 客户侧目前包含两种技术方案： 模式一：在分布式光伏表箱中增加协议转换器，通过营销型集中器上送； 模式二：在逆变器侧新增4G通信采集棒。 模式一：通过|型集中器上送 分布式光伏四可能力建设 第三部分 模式一：在分布式光伏表箱中增加协议转换器，对下通过485方式连接逆变器，对上通过HPLC、微功率无线等方式接入I型集中器，复用现有营销台区侧通信资源，通过无线公/专网通信通道接入用采主站，实现光伏电流、电压、功率等信息的1分钟周期采集及调节控制指令的实时交互。 分布式光伏四可能力建设 第三部分 数据采集汇聚上送流程 数据采集通过用采系统、配电系统、调度系统多级联动，自下而上实现。 用电信息采集系统负责用户逆变器的电压、电流、功率等信息采集，并同步到省级配电自动化云主站，其将用户侧采集信息汇总，以台区为单位推送到地市配电自动化系统； 地区调度自动化系统汇聚区县信息，将地区数据汇总到省调。 分布式光伏四可能力建设 第三部分 调节指令分解下发流程 调节指令通过调度系统、配电系统、用采系统多级联动，自上而下实现。省级调度自动化开展全网分析决策，将调节自标下发到地区调度自动化系统：地区调度自动化系统根据分解目标要求，以区县为单位下发到地市配电自动化系统；地市配电自动化系统以台区为单位下发调节指令到省级配电自动化云主站：省级配电自动化云主站将指令分解到逆变器并通过用采系统执行。恢复模式和指令下发一致，并校核恢复结果。 分布式光伏四可能力建设 第三部分 在省级配电自动化主站开发低压分布式光伏调节与控制功能，在盐城东台开展800台光伏逆变器有功群调群控试验，一次成功率超90%。 分布式光伏四可能力建设 第三部分 在省级配电自动化主站开发低压分布式光伏调节与控制功能，在盐城东台开展800台光伏逆变器有功群调群控试验，一次成功率超90%。 分布式光伏四可能力建设 第三部分 随着分布式光伏爆发时接入，午间光伏潮流倒送，线路末端负荷电压高于台区关关口电压。 分布式光伏四可能力建设 第三部分 分布式光伏电压治理按照“配用协同、分级治理”的工作思路。 分布式光伏四可能力建设 第三部分 在省级配电自动化主站开发整村无功电压调节控制功能 分布式光伏四可能力建设 第三部分 在省级配电自动化主站开发整村无功电压调节控制功能，实现逆变器无功电压调节保障用户电压、配变电压处于正常范围内。 分布式光伏四可能力建设 第三部分 有功群调群控技术路线联调方案 支撑配网部、调度开展全省低压分布式光伏有功群调群控技术路线联调测试。 群调群控联调测试目标 架构贯通性：验证“上行数据逐级聚合、下行控制逐级确认”架构贯通性；2.数据准确性：验证各级系统聚合的低压光伏实时出力、装机容量、可调裕度数据准确；3.功能可行性：验证各级系统下发控制指令、指令分解和指令同步等功能正常。 01工作背景 录 02分布式光伏承载能力分析 03分布式光伏四可能力建设 04配网供电可靠性优化提升 配网供电可靠性数据计算 第四部分 电力可靠性管理是保障电力安全可靠供应的重要基础，包括电力系统、发电、输变电、供电、用户可靠性管理等。供电可靠性管理是指为实现向用户可靠供电的目标而开展的活动，包括配