智能配电网技术及应用丛书智能配电网源网荷储协同控制_刘东_9787519857554

本书为智能配电网技术及应用丛书中的一个分册。
分布式能源在配电网层面的大规模接入给传统配电网运行与控制带来挑战和机遇，智能配电网的源网荷储协同控制已成为当前国内外配电领域的研究热点。本书立足配电网运行与控制前沿技术，全书共分7 章，包括概述、分布式电源并网特性与控制、负荷管理技术、储能并网运行特性与控制、信息物理融合的配电网、源网荷储协同控制、源网荷储协同控制应用示范工程等内容。
本书可供从事智能电网技术、新能源技术、虚拟电厂技术、需求响应技术以及配电网规划、设计、运行及维护等工程技术人员与管理人员参考，也可供高校师生及相关科研与产业工作者参考。

前言国家双碳目标提出后，新型电力系统中的配电系统的作用日益突出，特别是分布式能源在配电网大规模与高渗透率应用，会对配电网的规划、调度、控制和保护等方面带来不容忽视的影响。本书聚焦于分布式能源接入配电网的源网荷储协同控制关键技术。全书共分为7 章，主要内容如下。第1 章阐述发展智能配电网的源网荷储协同控制的背景，介绍国内外的技术发展动态、研究的价值与意义，建立源网荷储协同控制总体技术架构，提出全局优化与局部自治相结合的区域内自治-区域间交互-全局协调的源网荷储协同控制技术体系。第2 章阐述分布式电源并网特性与控制，介绍分布式电源大规模并网后的运行特性、接入模式及消纳模式，并进一步探讨分布式电源并网的协调控制以及分布式电源管理单元。第3 章阐述负荷管理技术，介绍不同规模负荷特性，并建立负荷设备模型和聚合模型，以及负荷侧优化管理方法，最终提出负荷主动管理系统与用户终端实现，支撑柔性负荷与电网运行协调的优化管理和控制。第4 章阐述储能并网运行特性与控制，介绍功率型、能量型及复合型储能系统的构成、特性以及储能系统并网的供蓄能力指标，并进一步探讨储能系统并网的控制策略与储能控制管理单元。第5 章阐述信息物理融合的配电网，以配电网信息物理融合形态为出发点，讨论配电网的信息物理协同优化控制以及数字孪生配电网技术，并探讨了配电网的信息物理安全分析及防御方法。第6 章阐述源网荷储协同控制，介绍源网荷储协同控制的核心配电网的协同控制策略，包括区域感知及协同控制方法，重点介绍源网荷储协同控制系统与设备。第7 章阐述源网荷储协同控制应用的示范工程的组成及运行效果，包括贵州红枫示范工程、广州从化明珠工业园示范工程、上海虚拟电厂示范工程及江苏源网荷储示范工程。智能配电网的源网荷储协同控制技术是一个新兴发展的领域，是虚拟电厂、主动配电网及需求响应等方面应用的核心技术，其涵盖内容远不止文中所述，受限于我国尚处于其技术发展初期，受作者自身能力水平和经验积累所限，本书还存在诸多不当之处，欢迎读者不吝赐教，以便改正与进步。本书受到国家重点研究发展计划项目电网信息物理系统分析与控制的基础理论及方法（基础研究类：2017YFB0903000）和国家自然科学基金智能电网联合基金重点项目电力信息物理系统形态演进理论及分析方法（U2166210）的支持。本书由上海交通大学刘东教授总体策划并组织，上海交通大学陈飞、翁嘉明、黄玉辉，南网贵州电网有限责任公司李庆生、唐学用，广东电网有限责任公司广州供电局刘育权、曾顺奇，国网上海市电力公司赵建立，国网江苏省电力有限公司电力科学研究院袁宇波、孙健，国网智能电网研究院有限公司梁云、黄莉，国电南瑞科技股份有限公司李满礼、李晓，南方电网电力科技股份有限公司尤毅、高新华，广东电网有限责任公司电力科学研究院宋旭东等参加编写。天津大学葛少云教授、河海大学沈兵兵教授担任主审。限于时间，疏漏在所难免，不足之处请广大读者提出宝贵意见。编著者2024 年5 月

目录
丛书序用配电网新技术的知识盛宴以飨读者
序
前言
第1 章概述 1
1.1 技术背景 · 1
1.1.1 配电网形态的变化与升级 · 1
1.1.2 国内外技术发展动态 · 4
1.2 源网荷储协同控制的价值与意义 8
1.3 源网荷储协同控制技术架构 · 11
1.3.1 概念辨析 11
1.3.2 基本特征 12
1.3.3 技术架构 12
第2 章分布式电源并网特性与控制 15
2.1 分布式电源分类及特性 15
2.1.1 不可控类设备 16
2.1.2 可控分布式电源类设备 17
2.1.3 其他特殊分布式电源 18
2.2 分布式电源接入指标 19
2.3 分布式电源控制模式 21
2.3.1 分布式电源有功消纳模式 21
2.3.2 分布式电源无功控制模式 28
2.4 分布式电源控制管理单元 · 34
2.4.1 不可控类设备控制管理单元 34
2.4.2 可控分布式电源类设备控制管理单元 37
第3 章负荷管理技术 ·40
3.1 负荷特性 41
3.1.1 负荷响应特性 · 41
3.1.2 负荷控制特性 · 44
3.2 负荷设备建模 46
3.2.1 空调建模 46
3.2.2 电热水器建模 · 47
3.2.3 其他民用开关类设备建模 49
3.2.4 电动汽车建模 · 50
3.2.5 工业负荷建模 · 51
3.3 负荷聚合建模 52
3.3.1 模型的一般化形式 52
3.3.2 空调统一建模 · 54
3.3.3 电热水器统一建模 55
3.3.4 电动汽车统一建模 56
3.3.5 工业负荷统一建模 58
3.4 负荷侧优化管理 59
3.4.1 负荷聚合商集群建模 · 59
3.4.2 基于负荷群的聚合管理 65
3.4.3 基于智能台区的负荷管理 67
3.5 负荷主动管理系统及用户终端实现 71
3.5.1 总体架构分析 · 71
3.5.2 负荷主动管理系统及用户终端系统实现 73
第4 章储能并网运行特性与控制 78
4.1 储能系统特性及应用领域 · 78
4.1.1 储能系统对于配电网支撑特性分析 · 78
4.1.2 储能系统在电力系统源网荷领域中的应用分析 82
4.2 储能并网系统的组成和典型结构 · 84
4.2.1 基本组成 84
4.2.2 子模块功能说明 84
4.3 储能系统并网的供蓄能力分析 85
4.3.1 储能系统的供蓄能力指标 86
4.3.2 配电网供蓄能力指标求解算法 90
4.4 储能系统并网的协调控制 · 93
4.4.1 储能并网运行控制策略 93
4.4.2 储能控制管理单元 96
第5 章信息物理融合的配电网 98
5.1 配电网信息物理融合形态 98
5.1.1 配电物联网 98
5.1.2 配电网的信息物理融合特性 · 101
5.1.3 数字孪生配电网的基本形态 105
5.2 配电网的信息物理协同优化控制 106
5.2.1 配电网的网格自治与协同处理 107
5.2.2 配电控制区域 109
5.2.3 配电网拓扑识别和动态分区机制 · 116
5.3 配电网的信息物理安全分析及防御 120
5.3.1 配电网CPS 安全要素分析 120
5.3.2 配电网CPS 安全性分析方法 128
5.3.3 配电网CPS 安全性时空防御 139
第6 章源网荷储协同控制 148
6.1 协同控制信息流特征分析 148
6.2 区域感知及协同控制方法 149
6.2.1 区域态势感知 149
6.2.2 区域协同控制模式 · 156
6.2.3 基于竞标机制的区域协调控制方法 159
6.3 源网荷储协同控制系统与设备 · 166
6.3.1 全局运行决策系统 · 167
6.3.2 协同交互控制器 169
第7 章源网荷储协同控制应用示范工程 173
7.1 贵州红枫示范工程 174
7.1.1 工程概述 174
7.1.2 运行效果 178
7.2 广州从化明珠工业园示范工程 · 192
7.2.1 工程概述 192
7.2.2 运行效果 196
7.3 上海虚拟电厂示范工程 · 202
7.3.1 工程概述 202
7.3.2 运行效果 204
7.4 江苏源网荷储示范工程 · 206
7.4.1 工程概述 206
7.4.2 运行效果 · 209
后记 · 214
参考文献 216

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