考虑光伏换相与柔性负荷协同的配电网三相不平衡研究

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.24062

发电技术 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (4): 768-777.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.24062

• 大规模新能源并网运行调控关键技术 • 上一篇下一篇

考虑光伏换相与柔性负荷协同的配电网三相不平衡研究

高杉, 邢洁, 单英浩, 顾怡

东华大学信息科学与技术学院，上海市松江区 201620

收稿日期:2024-06-09 修回日期:2024-09-03 出版日期:2025-08-31 发布日期:2025-08-21
通讯作者: 邢洁
作者简介:高杉(2000)，女，硕士研究生，主要研究方向为电力系统中新能源、储能系统的运行优化，2221955@mail.dhu.edu.cn；
邢洁(1981)，女，博士，高级工程师，主要研究方向为新能源接入电网的运行规划、储能系统及智能电网等，本文通信作者，xingj@dhu.edu.cn；
单英浩(1991)，男，博士，副教授，主要从事智能电网、预测控制和智能算法等相关研究，shanyh@dhu.edu.cn；
顾怡(1999)，女，硕士研究生，主要研究方向为电力系统中新能源、储能系统的运行优化，2221941@mail.dhu.edu.cn。
基金资助:
上海市青年科技英才扬帆计划(21YF1400100)

Research on Three-Phase Imbalance in Distribution Networks Considering Coordinated Photovoltaic Phase Switching and Flexible Load

Shan GAO, Jie XING, Yinghao SHAN, Yi GU

College of Information Science and Technology, Donghua University, Songjiang District, Shanghai 201620, China

Received:2024-06-09 Revised:2024-09-03 Published:2025-08-31 Online:2025-08-21
Contact: Jie XING
Supported by:
Shanghai Sailing Program(21YF1400100)

摘要/Abstract

摘要：

目的考虑单相分布式光伏接入配电网后的影响，针对低压配电台区三相不平衡问题，提出了一种考虑柔性负荷响应协同光伏调节的低压配电台区三相不平衡治理方法。方法所提治理方法包含柔性负荷响应模式和光伏调节模式，其中柔性负荷响应模式以网损和负荷调节成本最小为优化目标，光伏调节模式以光伏换相次数最少为优化目标。采用不同编码策略的粒子群算法对这2种调节模式分别进行求解。最后，以华北地区某实际低压配电台区为例对所提方法进行了验证。结果该方法降低了光伏换相动作次数和负荷响应的调节成本。此外，通过分析权重系数对目标函数的影响，给出了权重系数的建议范围。结论该方法能有效治理三相不平衡越限，并减少治理成本。

关键词: 电力系统, 分布式光伏, 柔性负荷, 低压配电网, 三相不平衡, 换相开关, 三相潮流, 协调优化运行

Abstract:

Objectives Considering the impact of single-phase distributed photovoltaic integration into distribution networks, this study proposes a mitigation method for three-phase imbalance in low-voltage distribution station area by coordinating flexible load response with photovoltaic regulation. Methods The proposed mitigation method comprises a flexible load response mode and a photovoltaic regulation mode. The flexible load response mode has the optimization objectives of minimizing network losses and load regulation costs, while the photovoltaic regulation mode has the objective of minimizing the number of photovoltaic phase-switching operations. The particle swarm optimization algorithm with different encoding strategies is used to solve the two adjustment modes respectively. Finally, the proposed method is validated using a real low-voltage distribution station area in North China. Results The results show that the method reduces the number of photovoltaic phase-switching operations and load response regulation costs. In addition, by analyzing the influence of weighting coefficients on the objective function, a recommended range for these coefficients is provided. Conclusions The method effectively addresses three-phase imbalance violations and reduces mitigation costs.

Key words: power system, distributed photovoltaic, flexible load, low-voltage distribution network, three-phase imbalance, commutation switch, three-phase power flow, coordinated optimal operation

中图分类号:

TK 01

高杉, 邢洁, 单英浩, 顾怡. 考虑光伏换相与柔性负荷协同的配电网三相不平衡研究[J]. 发电技术, 2025, 46(4): 768-777.

Shan GAO, Jie XING, Yinghao SHAN, Yi GU. Research on Three-Phase Imbalance in Distribution Networks Considering Coordinated Photovoltaic Phase Switching and Flexible Load[J]. Power Generation Technology, 2025, 46(4): 768-777.

图/表 8

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类型	治理方法	不平衡越限	不平衡度达标率/%	网损/(kW⋅h)	负荷调节成本/元	换相开关动作次数
晴天	初始状态	是	16.67	18.67	—	—
	负荷响应模式	是	70.83	17.34	15.17	—
	光伏调节模式	是	66.67	18.26	—	5
	联合调节模式	否	100	17.52	6.96	1
阴天	初始状态	是	16.67	19.44	—	—
	负荷响应模式	是	70.83	18.10	15.21	—
	光伏调节模式	是	33.33	17.27	—	6
	联合调节模式	否	100	18.36	10.01	1

类型	治理方法	不平衡越限	不平衡度达标率/%	网损/(kW⋅h)	负荷调节成本/元	换相开关动作次数
晴天	初始状态	是	16.67	18.67	—	—
	负荷响应模式	是	70.83	17.34	15.17	—
	光伏调节模式	是	66.67	18.26	—	5
	联合调节模式	否	100	17.52	6.96	1
阴天	初始状态	是	16.67	19.44	—	—
	负荷响应模式	是	70.83	18.10	15.21	—
	光伏调节模式	是	33.33	17.27	—	6
	联合调节模式	否	100	18.36	10.01	1

类型	柔性负荷响应模型	不平衡度达标率/%	不平衡度平均值/%	不平衡度最大越限值	网损/(kW⋅h)	柔性负荷调节成本/元
晴天	初始状态	16.67	32.74	53.95	18.67	—
	w₁=0.9	70.83	25.88	46.79	15.47	38.28
	w₁=0.7	70.83	28.76	48.44	17.17	17.47
	w₁=0.5	70.83	29.13	49.35	17.34	15.17
	w₁=0.3	70.83	29.44	51.71	17.47	13.20
	w₁=0.1	66.67	30.12	52.47	17.54	13.16
阴天	初始状态	16.67	30.73	46.95	19.44	—
	w₁=0.9	70.83	23.93	41.32	16.19	37.24
	w₁=0.7	70.83	26.84	42.81	17.84	17.95
	w₁=0.5	70.83	27.05	43.16	18.10	15.21
	w₁=0.3	70.83	27.62	44.63	18.22	14.13
	w₁=0.1	66.67	28.05	45.91	18.36	12.01

类型	柔性负荷响应模型	不平衡度达标率/%	不平衡度平均值/%	不平衡度最大越限值	网损/(kW⋅h)	柔性负荷调节成本/元
晴天	初始状态	16.67	32.74	53.95	18.67	—
	w₁=0.9	70.83	25.88	46.79	15.47	38.28
	w₁=0.7	70.83	28.76	48.44	17.17	17.47
	w₁=0.5	70.83	29.13	49.35	17.34	15.17
	w₁=0.3	70.83	29.44	51.71	17.47	13.20
	w₁=0.1	66.67	30.12	52.47	17.54	13.16
阴天	初始状态	16.67	30.73	46.95	19.44	—
	w₁=0.9	70.83	23.93	41.32	16.19	37.24
	w₁=0.7	70.83	26.84	42.81	17.84	17.95
	w₁=0.5	70.83	27.05	43.16	18.10	15.21
	w₁=0.3	70.83	27.62	44.63	18.22	14.13
	w₁=0.1	66.67	28.05	45.91	18.36	12.01

考虑光伏换相与柔性负荷协同的配电网三相不平衡研究

Research on Three-Phase Imbalance in Distribution Networks Considering Coordinated Photovoltaic Phase Switching and Flexible Load

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参考文献 37

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