王婷，陳晨，謝海鵬

(西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，西安市 710049)

0 引 言

為落實(shí)“雙碳戰(zhàn)略”[1]，《關(guān)于促進(jìn)新時(shí)代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案》提出，要實(shí)現(xiàn)到2030年風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到12億kW以上的目標(biāo)，加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。2021年6月20日，國(guó)家能源局正式啟動(dòng)整縣屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)工作，下發(fā)了《關(guān)于報(bào)送整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)方案的通知》(簡(jiǎn)稱為“整縣光伏”)；緊接著，2021年9月14日，國(guó)家能源局正式印發(fā)《公布整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)名單的通知》，該通知將各地報(bào)送的試點(diǎn)縣(市、區(qū))名單予以公布。根據(jù)通知，全國(guó)共有676個(gè)縣(市、區(qū))全部列為整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)，“整縣光伏”政策得到了高效推進(jìn)[2]。

“雙碳”目標(biāo)和“整縣光伏”政策背景下，我國(guó)能源轉(zhuǎn)型發(fā)展進(jìn)一步深化，分布式電源(distribution generation, DG)和電動(dòng)汽車(electric vehicle, EV)迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇，DG和EV規(guī)模入網(wǎng)成為必然趨勢(shì)[3-4]。但配電網(wǎng)的承載力是有限的，規(guī)?；疍G和EV接入配電網(wǎng)會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，評(píng)估配電網(wǎng)對(duì)DG和EV的承載力有利于對(duì)DG和EV的合理規(guī)劃和部署，通過(guò)采取有效措施減輕甚至消除其對(duì)配電網(wǎng)的不利影響，進(jìn)而提升配電網(wǎng)的承載力，促進(jìn)DG和EV的大規(guī)模接入。

在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行且各個(gè)電氣量指標(biāo)不越限的前提下，可以連接到配電網(wǎng)的DG(或EV)的最大容量稱為配電網(wǎng)對(duì)DG(或EV)的承載力，也有文獻(xiàn)選用“接納能力”和“最大準(zhǔn)入容量”的概念來(lái)表述承載力，對(duì)于DG的承載力也有文獻(xiàn)稱消納能力[5]。消納能力通?？紤]配電網(wǎng)功率平衡的調(diào)節(jié)過(guò)程，與承載力從規(guī)劃角度出發(fā)求解滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行約束條件下配電網(wǎng)允許接入的最大容量略有不同。

在“雙碳”背景和“整縣光伏”政策推動(dòng)下，DG和EV規(guī)模入網(wǎng)是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。而DG和EV同時(shí)規(guī)?；尤肱潆娋W(wǎng)后，由于配電網(wǎng)的電氣聯(lián)系會(huì)產(chǎn)生相互影響，進(jìn)而影響其在配電網(wǎng)的接入水平，因此應(yīng)對(duì)DG和EV的部署進(jìn)行協(xié)同考慮，在不影響供電質(zhì)量的情況下最大化DG和EV的效益。以分布式光伏、風(fēng)電為代表的DG發(fā)電和EV充/放電都具有隨機(jī)性和不確定性，在進(jìn)行承載力評(píng)估時(shí)，影響DG和EV承載力評(píng)估結(jié)果的因素及提升措施具有很多相似之處，因此，本文同時(shí)歸納現(xiàn)有配電網(wǎng)對(duì)DG和EV承載力的相關(guān)文獻(xiàn)，首先從對(duì)DG和EV不確定性的建模、DG和EV充電樁/站選址、約束指標(biāo)的選取、評(píng)估方法的選擇這幾個(gè)角度出發(fā)，總結(jié)和歸納現(xiàn)有配電網(wǎng)對(duì)DG和EV承載力評(píng)估的研究成果，然后從源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)4個(gè)方面分析配電網(wǎng)承載力提升方法，旨在為未來(lái)DG和EV在配電網(wǎng)中的規(guī)劃和部署提供理論依據(jù)。

1 配電網(wǎng)承載力研究中DG出力和EV充電負(fù)荷的不確定性建模

DG出力和EV充電負(fù)荷都具有不確定性[6-7]。DG出力具有時(shí)序不確定性，而EV充電負(fù)荷的不確定性受時(shí)間和空間兩個(gè)尺度的影響。準(zhǔn)確刻畫DG和EV的隨機(jī)特性是配電網(wǎng)承載力評(píng)估的基礎(chǔ)。

以分布式光伏和風(fēng)電為代表的DG出力不確定性主要受天氣不確定因素的影響。為了充分考慮天氣不確定因素對(duì)分布式電源出力的影響，現(xiàn)有承載力研究成果對(duì)DG出力建模時(shí)主要分為概率分布函數(shù)法和場(chǎng)景分析法。概率分布函數(shù)法主要用于運(yùn)行調(diào)度[8-9]，這類方法首先假設(shè)光照強(qiáng)度、風(fēng)速等變量的概率分布函數(shù)，然后基于歷史數(shù)據(jù)確定相關(guān)參數(shù)，最后基于概率分布函數(shù)抽樣得到時(shí)序出力值。場(chǎng)景分析法主要用于配電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題，這種方法不需要確定概率分布函數(shù)，直接基于歷史數(shù)據(jù)聚類得到不同場(chǎng)景時(shí)序出力值，如文獻(xiàn)[10]在進(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)考慮不同季節(jié)光伏與風(fēng)電的典型時(shí)序出力曲線，在無(wú)法獲得足量歷史數(shù)據(jù)的情況下，也可以基于概率分布函數(shù)產(chǎn)生時(shí)序出力值，然后再通過(guò)聚類得到不同場(chǎng)景的數(shù)據(jù)；文獻(xiàn)[11]進(jìn)行配電網(wǎng)對(duì)DG承載力提升規(guī)劃時(shí)，首先基于概率分布函數(shù)得到光照強(qiáng)度、風(fēng)速序列，然后根據(jù)出力值與光照強(qiáng)度、風(fēng)速的關(guān)系，得到DG時(shí)序出力值，同時(shí)利用相關(guān)矩陣法考慮不同DG出力、DG出力與負(fù)荷的時(shí)空相關(guān)性，最后通過(guò)聚類，得到規(guī)劃階段不同場(chǎng)景下DG的典型時(shí)序出力曲線。

EV充電負(fù)荷需求受EV性能參數(shù)和駕駛員行為特性等多方面的影響，因此，EV充電負(fù)荷建模時(shí)，其不確定性受時(shí)間和空間兩個(gè)維度的影響?，F(xiàn)有文獻(xiàn)在對(duì)EV充電負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，對(duì)時(shí)空兩個(gè)維度的考慮分為同時(shí)考慮和分開考慮2種。部分文獻(xiàn)使用和DG出力預(yù)測(cè)類似的方法，如統(tǒng)計(jì)分析[12]、采樣模擬[13]、自定義概率分布函數(shù)[14]等，同時(shí)考慮時(shí)間和空間2個(gè)維度；部分文獻(xiàn)分別對(duì)時(shí)間特性和空間特性進(jìn)行建模，將電動(dòng)汽車充電的時(shí)空特性分開考慮[15]。文獻(xiàn)[16]首先對(duì)空間維度和時(shí)間維度分開建模，通過(guò)隨機(jī)出行鏈和深度優(yōu)先搜索算法確定EV的空間分布，根據(jù)出行時(shí)間、停放時(shí)間等確定EV在時(shí)間上的隨機(jī)分布，然后通過(guò)空間和時(shí)間2個(gè)維度的結(jié)合，利用蒙特卡洛模擬得到不同時(shí)間段不同地點(diǎn)的換電需求?？紤]分時(shí)電價(jià)等因素會(huì)改變電動(dòng)汽車的充電特性，文獻(xiàn)[17]引入云模型來(lái)考慮充電延時(shí)的可能性，建立了考慮充電延時(shí)的電動(dòng)汽車有序充電負(fù)荷模型。

現(xiàn)有文獻(xiàn)在評(píng)估配電網(wǎng)承載力時(shí)，對(duì)不確定性的處理因運(yùn)行問(wèn)題和規(guī)劃問(wèn)題而異。對(duì)于配電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題，通常采用場(chǎng)景分析法，基于歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)聚類產(chǎn)生不同場(chǎng)景下時(shí)序功率曲線，不需要假設(shè)概率分布函數(shù)，歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)不足時(shí)可以首先假設(shè)概率分布函數(shù)，通過(guò)抽樣得到大量數(shù)據(jù)，再聚類得到不同場(chǎng)景下的運(yùn)行數(shù)據(jù)；對(duì)于配電網(wǎng)運(yùn)行問(wèn)題，主要是基于參數(shù)的概率分布函數(shù)和隨機(jī)抽樣生成系統(tǒng)狀態(tài)的時(shí)間序列。隨機(jī)抽樣產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可能不滿足實(shí)際運(yùn)行中不同設(shè)備間的相關(guān)性，可以利用相關(guān)系數(shù)、Copula函數(shù)等建立隨機(jī)變量之間的相關(guān)性，基于參數(shù)的概率分布函數(shù)是在統(tǒng)計(jì)平均意義上描述的概率分布，如分布式光伏建模時(shí)常用的貝塔分布，不同地區(qū)、不同條件下應(yīng)用時(shí)，概率分布函數(shù)可能無(wú)法準(zhǔn)確刻畫這些不確定性條件下的復(fù)雜變化規(guī)律。因此，對(duì)系統(tǒng)不確定性的準(zhǔn)確刻畫是未來(lái)研究的挑戰(zhàn)，隨著技術(shù)的發(fā)展和電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高，非參數(shù)的、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與機(jī)器學(xué)習(xí)的不確定性建模有待研究。

2 DG和EV充電樁/站位置

DG和EV充電樁/站位置是影響配電網(wǎng)承載力評(píng)估的一個(gè)重要因素[18]。DG和EV充電樁/站進(jìn)行位置部署時(shí)，應(yīng)充分考慮配電網(wǎng)運(yùn)行限制和經(jīng)濟(jì)性約束?，F(xiàn)有文獻(xiàn)在對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行承載力評(píng)估時(shí)，位置部署主要包括4類，如下詳述。

第1類是對(duì)現(xiàn)有實(shí)際網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行評(píng)估，位置部署已知。文獻(xiàn)[19]以某實(shí)際配電網(wǎng)的局部區(qū)域?yàn)槔M(jìn)行配電網(wǎng)對(duì)EV承載力的評(píng)估，該配電網(wǎng)EV充電樁和充電站節(jié)點(diǎn)均已確定。文獻(xiàn)[20]在對(duì)配電網(wǎng)中DG最大準(zhǔn)入容量分析時(shí)，選用江西省共青城示范園區(qū)配電網(wǎng)進(jìn)行分析，在DG接入位置已知的情況下，通過(guò)求解優(yōu)化模型，得到現(xiàn)有配電網(wǎng)對(duì)DG的承載力。

第2類是隨機(jī)模擬位置部署。文獻(xiàn)[21]分析了EV的不同接入場(chǎng)景下配電網(wǎng)的承載力。文獻(xiàn)[22]考慮了光伏與負(fù)荷呈末端集中、遞增分布、均勻分布、遞減分布等幾種典型的接入場(chǎng)景。文獻(xiàn)[23]利用蒙特卡洛模擬得到不同的光伏部署位置，然后評(píng)估配電網(wǎng)承載力。

第3類是首先選擇最佳位置部署，然后求解承載力模型。文獻(xiàn)[24]首先利用基于Matlab仿真的最優(yōu)潮流計(jì)算，得到滿足相關(guān)約束且網(wǎng)絡(luò)損耗最小時(shí)電動(dòng)汽車充電樁/站最佳部署位置，然后通過(guò)不同組合方式確定接入容量。文獻(xiàn)[25]提出兩階段方法進(jìn)行DG接入容量計(jì)算，第一階段利用極限值進(jìn)行公式推導(dǎo)，得到不同接入場(chǎng)景在電網(wǎng)安全運(yùn)行約束下準(zhǔn)入容量估算值，然后利用階段一估算結(jié)果，對(duì)所有接入場(chǎng)景的DG準(zhǔn)入容量進(jìn)行排序，確定準(zhǔn)入容量最大的接入場(chǎng)景；第二階段利用遺傳算法和內(nèi)點(diǎn)法對(duì)DG最佳接入場(chǎng)景進(jìn)行準(zhǔn)入容量的準(zhǔn)確計(jì)算。

第4類是將位置部署作為未知量，與第三類相比減少了在評(píng)估前確定最佳位置的步驟，將最佳位置的獲得與接入容量的求解同時(shí)進(jìn)行，通過(guò)求解模型，得到部署位置和接入容量。文獻(xiàn)[26]將DG并網(wǎng)容量、數(shù)量、位置均作為未知量，建立了以DG并網(wǎng)容量最大為目標(biāo)的優(yōu)化配置模型，并采用隨機(jī)權(quán)重粒子群算法對(duì)模型進(jìn)行求解，得到DG并網(wǎng)容量最大的優(yōu)化配置方案。

第1類評(píng)估方法針對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)實(shí)際配電網(wǎng)承載力評(píng)估具有重要貢獻(xiàn)，評(píng)估時(shí)DG和EV充電樁/站位置已知，無(wú)需處理位置問(wèn)題，但適用范圍具有局限性，且不適用于規(guī)劃部署問(wèn)題。第2類、第3類、第4類評(píng)估方法適用于部署位置未知時(shí)配電網(wǎng)承載力的評(píng)估。第2類隨機(jī)模擬部署位置一般適用于DG部署與配電網(wǎng)規(guī)劃部署不能協(xié)同的情況，即DG部署不完全由配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商負(fù)責(zé)，在部署時(shí)需要考慮其他因素，此時(shí)DG位置具有隨機(jī)性。第3類方法與第4類方法都對(duì)位置部署進(jìn)行了優(yōu)化：第3類方法將評(píng)估問(wèn)題分為兩步，首先選擇最佳部署位置，然后進(jìn)行配電網(wǎng)承載力評(píng)估，降低了求解的復(fù)雜度；第4類方法將部署位置作為未知量，位置優(yōu)化的同時(shí)進(jìn)行配電網(wǎng)承載力評(píng)估，可以得到更優(yōu)的結(jié)果。

3 評(píng)估承載力選用的約束指標(biāo)

電能質(zhì)量、安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等因素都是影響DG和EV規(guī)模入網(wǎng)的重要因素。DG和EV大規(guī)模接入電網(wǎng)，會(huì)引起配電網(wǎng)電源和負(fù)荷特性的改變，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行指標(biāo)產(chǎn)生不同程度的影響?，F(xiàn)有的文獻(xiàn)在評(píng)估配電網(wǎng)對(duì)DG和EV的承載力時(shí)，考慮的指標(biāo)主要有電壓、諧波、三相不平衡等描述電能質(zhì)量的指標(biāo)。

表1列出了現(xiàn)有文獻(xiàn)在評(píng)估承載力時(shí)選用的約束指標(biāo)。DG作為發(fā)電設(shè)備，并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響主要包括諧波污染和電壓偏差越限[27]；EV主要作為用電設(shè)備，規(guī)模接入電網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響主要包括諧波污染、電壓越限、三相不平衡[28-29]，還可能引發(fā)變壓器過(guò)載問(wèn)題。此外，DG和EV規(guī)模接入電網(wǎng)會(huì)改變系統(tǒng)潮流分布，可能會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)損耗增加、支路容量越限、設(shè)備絕緣損壞，所以一些文獻(xiàn)在評(píng)估時(shí)也會(huì)考慮變壓器容量、支路容量、短路容量等安全性指標(biāo)及網(wǎng)絡(luò)損耗、投資費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和電力不足期望值等可靠性指標(biāo)。

表1 評(píng)估承載力時(shí)選用的約束指標(biāo)

3.1 電壓偏差

DG接入電網(wǎng)會(huì)改變配電網(wǎng)潮流分布甚至產(chǎn)生逆向潮流，對(duì)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓具有抬升作用，無(wú)約束接入可能會(huì)引起節(jié)點(diǎn)電壓偏差越限；EV接入電網(wǎng)會(huì)加重電網(wǎng)供電負(fù)擔(dān)，無(wú)約束接入可能會(huì)使節(jié)點(diǎn)電壓越過(guò)下限，影響供電質(zhì)量。對(duì)于不同電壓等級(jí)的配電網(wǎng)對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓偏差有不同的要求。GB/T 12325—2008中對(duì)供電電壓偏差的限值規(guī)定有：

1)35 kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差絕對(duì)值之和不超過(guò)標(biāo)稱電壓的10%；

2)20 kV及以下三相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的±7%；

3)220 V單相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的+7%，-10%。

由于DG和EV接入電網(wǎng)時(shí)對(duì)電壓指標(biāo)的影響最大，多數(shù)文獻(xiàn)在評(píng)估配電網(wǎng)承載力時(shí)將電壓偏差作為主要的約束指標(biāo)[13-15]。

3.2 電壓波動(dòng)

電網(wǎng)中電源出力和負(fù)荷用電發(fā)生變化時(shí)，配電網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生電壓偏差和電壓波動(dòng)，DG和EV入網(wǎng)加劇了電壓波動(dòng)。電壓波動(dòng)的限值與變動(dòng)頻率、電壓等級(jí)有關(guān)。GB/T 12326—2008中規(guī)定，對(duì)于35 kV及以下配電系統(tǒng)，其電壓波動(dòng)限值與變動(dòng)頻率r(單位時(shí)間內(nèi)電壓變動(dòng)次數(shù))的關(guān)系如表2所示。

表2 35 kV及以下配電系統(tǒng)電壓波動(dòng)限值

部分文獻(xiàn)在評(píng)估配電網(wǎng)承載力時(shí)將電壓波動(dòng)的約束考慮在內(nèi)，文獻(xiàn)[31]以兩個(gè)相鄰的采樣周期內(nèi)同一節(jié)點(diǎn)電壓幅值的變化表示電壓波動(dòng)，如式(1)所示：

(1)

(2)

式中：Ri為第i段饋線的等值阻抗；n為配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)；PPV,k為第k個(gè)節(jié)點(diǎn)分布式光伏輸出的有功功率；λ表示分布式光伏輸出功率瞬間變化的幅度占其額度輸出功率的比例；UN為額定電壓；Uk為第k個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓波動(dòng)值。然后通過(guò)約束電壓波動(dòng)值計(jì)算多個(gè)場(chǎng)景中配電網(wǎng)對(duì)分布式光伏的承載力。

3.3 電壓諧波

DG發(fā)電及入網(wǎng)需要大量的電力電子設(shè)備，EV充電裝置中也包含整流器等電力電子設(shè)備，屬于非線性設(shè)備，這些設(shè)備會(huì)對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染。電力系統(tǒng)遭到諧波污染，會(huì)使供電質(zhì)量下降，增加網(wǎng)絡(luò)損耗，不利于配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。GB/T 14549—1993中對(duì)不同電壓等級(jí)下電壓(相電壓)總諧波畸變率和各次諧波電壓含有率進(jìn)行了明確規(guī)定，如表3所示。

表3 不同電壓等級(jí)下電壓總諧波畸變率和各次諧波電壓含有率允許值

在進(jìn)行配電網(wǎng)承載力評(píng)估時(shí)，需要考慮諧波約束[33-34]。

3.4 三相不平衡

DG出力不平衡、出力隨機(jī)等問(wèn)題嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引起配電網(wǎng)三相電源不平衡；EV常規(guī)慢速充電方式為單相220 V電源充電，規(guī)?；疎V接入電網(wǎng)采用單相充電方式時(shí)，若不采取控制措施，會(huì)造成配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡。GB/T 15543—2008中規(guī)定電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)電壓不平衡度限值為：電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)序電壓不平衡度不超過(guò)2%，短時(shí)不得超過(guò)4%。并指出用戶引起的電壓不平衡度允許值一般可根據(jù)連接點(diǎn)的正常最小短路容量換算為相應(yīng)的負(fù)序電流值作為分析或測(cè)算依據(jù)。例如文獻(xiàn)[35]研究配電網(wǎng)中分布式光伏接入的優(yōu)化配置時(shí)，以三相電流不平衡度描述三相不平衡情況，如式(3)所示：

(3)

式中：I2為負(fù)序電流分量；I1為正序電流分量；εI為三相不平衡度。

3.5 變壓器和支路容量

EV作為一種新型負(fù)載，接入配電網(wǎng)的規(guī)模受變壓器容量的限制。主變壓器應(yīng)在滿足負(fù)荷需求的同時(shí)保留一定的裕度，以滿足供電可靠性要求。DG和EV規(guī)模接入配電網(wǎng)會(huì)改變系統(tǒng)潮流分布，可能會(huì)引起支路容量越限。部分文獻(xiàn)將變壓器容量和支路容量計(jì)入約束指標(biāo)，對(duì)配電網(wǎng)承載力進(jìn)行評(píng)估。文獻(xiàn)[38]采用蒙特卡洛仿真法分析了EV滲透率不同時(shí)配電變壓器過(guò)載情況，結(jié)果表明隨著EV滲透率提高，配電變壓器過(guò)載比率會(huì)增大。文獻(xiàn)[15]以配電變壓器過(guò)載率為評(píng)估指標(biāo)，提出了配電網(wǎng)承載力定量評(píng)估方法。文獻(xiàn)[39]設(shè)置配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行約束條件，通過(guò)變壓器容量限制計(jì)算配電網(wǎng)對(duì)EV的接納能力。文獻(xiàn)[33]通過(guò)將變壓器負(fù)載能力限制在合理范圍內(nèi)，得出EV最大滲透率。文獻(xiàn)[40]建立以DG入網(wǎng)容量最大為目標(biāo)函數(shù)，包括等式約束(功率平衡約束)和不等式約束(線路容量約束、變壓器容量約束)的計(jì)算模型，并結(jié)合熵值法分配DG容量，得到DG配置方案。

除了上述指標(biāo)，一些文獻(xiàn)在對(duì)配電網(wǎng)承載力進(jìn)行評(píng)估時(shí)，還會(huì)考慮短路電流[41]、頻率[35-36]、網(wǎng)絡(luò)損耗[42]、經(jīng)濟(jì)性[26]、可靠性[43]等指標(biāo)。

4 承載力評(píng)估方法

評(píng)估方法的選擇對(duì)評(píng)估結(jié)果影響很大，不同評(píng)估方法的評(píng)估成本不同，適用范圍不同，所得到評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性也有差異。本節(jié)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)在進(jìn)行承載力評(píng)估時(shí)選用的評(píng)估方法進(jìn)行梳理，并分析不同評(píng)估方法的適用范圍及其優(yōu)缺點(diǎn)。目前對(duì)配電網(wǎng)承載力評(píng)估的方法主要分為5類。

第1類是數(shù)學(xué)解析法，是指通過(guò)數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)估算配電網(wǎng)承載力。這類方法主要用于配電網(wǎng)對(duì)EV承載力的評(píng)估研究中，EV接入對(duì)配電網(wǎng)最直接的影響就是負(fù)荷增加，因此首先需要考慮變壓器容量，在變壓器容量限制下，建立功率平衡方程，通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)估算配電網(wǎng)承載力。文獻(xiàn)[44-45]提出了電動(dòng)汽車同時(shí)率、電動(dòng)汽車和基礎(chǔ)負(fù)荷同時(shí)率的概念，以配電變壓器容量作為限制因素，通過(guò)數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)求出配電網(wǎng)對(duì)電動(dòng)汽車的承載力。但僅考慮變壓器容量限制，沒(méi)有考慮配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行約束，評(píng)估結(jié)果較為理想。文獻(xiàn)[39]對(duì)配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行功能區(qū)劃分，設(shè)置配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行約束條件，通過(guò)變壓器容量限制計(jì)算得到配電網(wǎng)對(duì)EV的承載力。這類方法通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)得到配電網(wǎng)承載力，一般用于配電網(wǎng)對(duì)EV承載力的評(píng)估，適用于粗略估計(jì)的場(chǎng)合，也可以與其他評(píng)估方法結(jié)合，用于準(zhǔn)確評(píng)估前的預(yù)評(píng)估，即通過(guò)計(jì)算理想狀態(tài)下的最大值確定承載力邊界值。

第2類是仿真計(jì)算法,在配電網(wǎng)仿真模型中，不斷增加DG或EV的入網(wǎng)比例，直到某一評(píng)估指標(biāo)達(dá)到臨界值，此時(shí)的接入容量即為配電網(wǎng)承載力。文獻(xiàn)[12]和文獻(xiàn)[46]在仿真過(guò)程中從配電網(wǎng)的最大負(fù)載能力、節(jié)點(diǎn)電壓偏差兩方面評(píng)估接納能力。文獻(xiàn)[33]在逐漸增加EV滲透率時(shí)，通過(guò)觀察變壓器負(fù)載能力、母線電壓偏移和支路阻塞程度以及諧波畸變率的變化得到配電網(wǎng)對(duì)EV的承載力。文獻(xiàn)[34]利用OpenDSS軟件仿真平臺(tái)搭建配電網(wǎng)仿真模型，在不同位置接入分布式光伏發(fā)電裝置，逐漸增加光伏的容量，得到系統(tǒng)在電壓偏差和諧波約束下對(duì)光伏的承載力。文獻(xiàn)[35]基于DIgSILENT仿真平臺(tái)建立了含風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)仿真模型，將電壓和頻率兩個(gè)變量作為動(dòng)態(tài)約束條件，得出滿足電網(wǎng)動(dòng)態(tài)安全穩(wěn)定約束的風(fēng)電最大接入容量。這種方法原理相對(duì)簡(jiǎn)單，適用于對(duì)某一實(shí)際配電網(wǎng)進(jìn)行承載力評(píng)估，但對(duì)于不同配電網(wǎng)需要分別建立仿真模型，適用場(chǎng)景具有一定局限性，且仿真工作量較大。

第3類方法是基于靈敏度的評(píng)估方法。這種方法通過(guò)計(jì)算接入量變化時(shí)評(píng)估指標(biāo)變化程度以計(jì)算配電網(wǎng)承載力。文獻(xiàn)[43]提出可靠性靈敏度的概念，用于反映電力不足期望值對(duì)電動(dòng)汽車規(guī)模的敏感度，并從系統(tǒng)可靠性角度提出評(píng)估指標(biāo)和方法，將每增加萬(wàn)輛EV導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性水平下降程度最小時(shí)的電動(dòng)汽車占有比作為配電網(wǎng)承載力?；陟`敏度的評(píng)估方法偏向性較強(qiáng)，可以得到系統(tǒng)某一類指標(biāo)最優(yōu)時(shí)的承載力。

第4類是綜合評(píng)價(jià)法，通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)滲透率不同時(shí)的配電網(wǎng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，通過(guò)分析結(jié)果確定承載力。文獻(xiàn)[31]選取合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)，用基于變權(quán)理論的多層次模糊綜合評(píng)價(jià)算法，對(duì)新型負(fù)荷和分布式電源滲透率不同時(shí)的配電網(wǎng)進(jìn)行綜合評(píng)估，得出配電網(wǎng)承載能力最佳時(shí)新型負(fù)荷和分布式電源滲透率。文獻(xiàn)[47]采用基于模糊理論、層次分析法、熵權(quán)法的綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)配電網(wǎng)承載力評(píng)估指標(biāo)體系進(jìn)行評(píng)分。綜合評(píng)價(jià)法中涉及到不同指標(biāo)的權(quán)重分配，具有一定的主觀性，針對(duì)不同電網(wǎng)、不同要求，各個(gè)指標(biāo)權(quán)重不同，計(jì)算結(jié)果有很大的差異；并且需要對(duì)不同滲透率時(shí)的配電網(wǎng)分別評(píng)分，梯度過(guò)小會(huì)使計(jì)算量過(guò)大，梯度過(guò)大會(huì)使結(jié)果的準(zhǔn)確性受到影響。這種方法適用于對(duì)已知幾種接入方案進(jìn)行比較，通過(guò)綜合評(píng)分選擇更為合理的方案。

第5類是靜態(tài)安全約束法，通常以DG或EV在配電網(wǎng)中的滲透率最大為目標(biāo)，制定電網(wǎng)安全運(yùn)行約束，通過(guò)求解優(yōu)化模型，得到配電網(wǎng)對(duì)DG或EV的承載力。文獻(xiàn)[19]考慮系統(tǒng)的物理運(yùn)行約束、N-1安全約束、缺供電量允許比例等約束條件，建立以最小化系統(tǒng)運(yùn)行成本及最大化接納EV充電負(fù)荷為目標(biāo)的配電網(wǎng)接納EV能力評(píng)估模型。文獻(xiàn)[48]建立以EV接納數(shù)量最大為目標(biāo)，同時(shí)進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)安全與運(yùn)行約束的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型。文獻(xiàn)[49]以EV入網(wǎng)數(shù)量最大為目標(biāo)，提出一種基于智能充放電的配電網(wǎng)對(duì)EV承載力的計(jì)算方法。文獻(xiàn)[41]首先闡述DG規(guī)模入網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響，然后建立短路電流與DG容量的關(guān)系，最后以短路電流為約束條件，以DG入網(wǎng)容量最大為目標(biāo)構(gòu)建承載力評(píng)估模型。文獻(xiàn)[50]設(shè)立線路潮流和節(jié)點(diǎn)電壓等靜態(tài)安全約束條件以計(jì)算DG準(zhǔn)入容量。靜態(tài)安全約束法模型建立復(fù)雜、計(jì)算量較大，但結(jié)果較為可靠，通過(guò)優(yōu)化求解可以得到DG或EV的最優(yōu)接入方案，在不改變配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的情況下，可以最大程度促進(jìn)可再生能源的消納和EV的推廣應(yīng)用。

5 承載力提升措施

DG和EV不加控制接入配電網(wǎng)時(shí)易引起電能質(zhì)量、安全性等問(wèn)題，這對(duì)DG和EV在電網(wǎng)中滲透率的進(jìn)一步提升造成了很大的限制。為了提升配電網(wǎng)的承載力，最直接的方法就是選擇最佳部署位置。文獻(xiàn)[21]通過(guò)分析得出EV集中接入比分散接入時(shí)可接入容量更大、配電網(wǎng)前端接受能力較末端接受能力更大的結(jié)論。文獻(xiàn)[51]分析了接入DG容量相同接入位置不同時(shí)配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓分布及各支路載流量情況，為DG選擇恰當(dāng)接入位置以提高配電網(wǎng)承載力提供參考。文獻(xiàn)[30]計(jì)算考慮靜態(tài)安全約束下單電源接入時(shí)配電網(wǎng)不同節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)入容量和雙電源接入時(shí)不同方案下DG準(zhǔn)入容量，得出DG入網(wǎng)容量隨接入位置變化規(guī)律，為DG入網(wǎng)選址提供依據(jù)。文獻(xiàn)[52]提出每個(gè)節(jié)點(diǎn)額外可用容量的概念，可以利用該方法選擇額外可用容量較大的節(jié)點(diǎn)作為EV接入節(jié)點(diǎn)，以提高配電網(wǎng)的承載力。通過(guò)選擇最佳位置合理部署DG和EV充電樁/站，可以提升配電網(wǎng)承載力。

由于DG和EV的接入規(guī)劃與電網(wǎng)的規(guī)劃并不一定能夠協(xié)同，這種情況下，還可以采取其他的措施提升配電網(wǎng)的承載力。如圖1所示，可以通過(guò)在源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)各個(gè)環(huán)節(jié)采取措施以減小DG和EV接入對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，進(jìn)而提升配電網(wǎng)對(duì)DG和EV的承載力，促進(jìn)可再生能源的消納和EV的推廣應(yīng)用。

圖1 配電網(wǎng)承載力提升技術(shù)

5.1 配電網(wǎng)“源”側(cè)提升措施

1)清潔能源互補(bǔ)。風(fēng)電、分布式光伏等DG由于自然因素的影響，其出力在時(shí)間和空間上具有一定的互補(bǔ)性。圖2為某地光伏、風(fēng)電日出力曲線。風(fēng)電、光伏出力峰值出現(xiàn)時(shí)段不同，通過(guò)對(duì)風(fēng)電、光伏協(xié)同調(diào)度，可以平抑DG出力波動(dòng)性，提升配電網(wǎng)對(duì)DG的承載力。

圖2 某地光伏、風(fēng)電出力曲線圖

2)采用智能逆變器調(diào)控DG出力。通過(guò)制定有功、無(wú)功或有功無(wú)功協(xié)調(diào)控制策略，調(diào)控DG出力可以改變潮流分布，以調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)電壓。文獻(xiàn)[53]分析了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)有功、無(wú)功出力變化對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的影響，并提出逆變器無(wú)功調(diào)控策略。文獻(xiàn)[54]提出了有功無(wú)功綜合控制方案，優(yōu)先考慮調(diào)控?zé)o功，避免不必要的有功削減。文獻(xiàn)[55]提出了基于下垂控制的分布式光伏電源有功功率削減方案，并通過(guò)案例分析證明相比于下垂系數(shù)相同的下垂控制，所有分布式光伏電源共同承擔(dān)削減有功功率的下垂控制在預(yù)防過(guò)電壓的同時(shí)有更高的有功出力。文獻(xiàn)[56]提出了分布式光伏電源出力調(diào)控策略，配電網(wǎng)所有光伏電源協(xié)調(diào)功率消減，使得所有節(jié)點(diǎn)電壓在滿足要求的情況下，分布式光伏出力最大化。

3)“源”側(cè)諧波治理。由于配電網(wǎng)在電能傳輸和供應(yīng)時(shí)常采用交流形式，而光伏、風(fēng)電等分布式發(fā)電系統(tǒng)直接產(chǎn)生的是直流電，所以不能直接并網(wǎng)，需要利用逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成所需交流電，然后送入電網(wǎng)。EV充電樁/站中也包含整流器等大量電力電子設(shè)備。變流器等電力電子設(shè)備的使用會(huì)形成大量的諧波，需要采取措施抑制和消除DG和EV入網(wǎng)產(chǎn)生的諧波。現(xiàn)有的諧波抑制方法包括DG和EV接入時(shí)的主動(dòng)諧波治理和DG和EV接入后的被動(dòng)諧波治理。

“源”側(cè)諧波治理也稱為主動(dòng)諧波治理，是指從源上治理和消除諧波，主動(dòng)諧波治理主要包括運(yùn)用脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制、提高變流裝置的相數(shù)和脈沖數(shù)、采用高功率因數(shù)的變流器等[57]。這些方法是對(duì)諧波源進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，目的是使其少產(chǎn)生諧波或不產(chǎn)生諧波。主動(dòng)諧波治理從諧波源處抑制諧波，最大程度地減少諧波入網(wǎng)、降低諧波對(duì)電網(wǎng)的不利影響，同時(shí)避免被動(dòng)管理諧波帶來(lái)的額外成本。因此，在諧波源處抑制和消除諧波的主動(dòng)諧波管理技術(shù)在未來(lái)會(huì)有更大的發(fā)展空間。

還有學(xué)者提出將光伏發(fā)電和有源電力濾波器結(jié)合構(gòu)成新型光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電和有源濾波同時(shí)控制，以減小光伏接入電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波影響[58-59]。

5.2 配電網(wǎng)“網(wǎng)”側(cè)提升措施

1)調(diào)節(jié)變壓器分接頭。DG和EV規(guī)模入網(wǎng)的主要限制因素是電壓[60]，有載調(diào)壓變壓器(on-load tap changer，OLTC)在負(fù)載運(yùn)行中能夠完成分接頭切換，是調(diào)壓常用的技術(shù)。文獻(xiàn)[61]和文獻(xiàn)[22]提出通過(guò)調(diào)節(jié)OLTC分接頭使母線電壓與電壓上限之間始終預(yù)留一定的空間，如果預(yù)留量大于光伏接入導(dǎo)致的電壓抬升量，則可以預(yù)防過(guò)電壓?jiǎn)栴}的發(fā)生，顯著提升配電網(wǎng)承載力[62]。

2)選擇合適的變壓器容量。EV作為用電設(shè)備，其規(guī)模入網(wǎng)會(huì)改變配電網(wǎng)負(fù)荷結(jié)構(gòu)和負(fù)荷特性，不加控制地接入電網(wǎng)可能會(huì)引起變壓器過(guò)載[63]。在配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，通過(guò)合理預(yù)測(cè)EV數(shù)量，選擇合適的變壓器容量，可以提高配電網(wǎng)對(duì)EV的承載力。但變壓器容量過(guò)大，配電網(wǎng)輕載時(shí)的損耗會(huì)增加，不利于配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因此，在選擇變壓器容量時(shí)需要同時(shí)考慮其他措施，合理選擇變壓器容量。

3)改變饋線阻抗比。電網(wǎng)饋線阻抗比減小時(shí)，DG接入點(diǎn)的電壓相應(yīng)有所降低，從而預(yù)防過(guò)電壓[64]，提升配電網(wǎng)承載力。文獻(xiàn)[53]提出可在線路上串入靜止同步補(bǔ)償器調(diào)節(jié)線路阻抗比。文獻(xiàn)[60]提出可以增加導(dǎo)線尺寸減小電阻，這種減小饋線阻抗比的措施更有利于控制全網(wǎng)電壓，在規(guī)劃有DG接入的配電網(wǎng)時(shí)可以考慮，但如果導(dǎo)線截面選取過(guò)大，會(huì)增加建設(shè)成本，因此，進(jìn)行導(dǎo)線選型時(shí)需要綜合考慮配電網(wǎng)運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性等因素。對(duì)于已經(jīng)投入運(yùn)行的配電網(wǎng)，更換導(dǎo)線工程量巨大，且增加導(dǎo)線尺寸也會(huì)對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生一定影響，可以考慮采用其他措施。

4)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。配電網(wǎng)重構(gòu)技術(shù)是指通過(guò)改變配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)提高可靠性、降低線損、均衡負(fù)荷和改善供電電壓質(zhì)量的技術(shù)，是提高配電網(wǎng)安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要手段。通過(guò)制定合理的配電網(wǎng)重構(gòu)策略，可以降低DG和EV入網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)造成的不利影響[65]。配電網(wǎng)重構(gòu)有靜態(tài)重構(gòu)和動(dòng)態(tài)重構(gòu)，靜態(tài)重構(gòu)在對(duì)目標(biāo)優(yōu)化時(shí)僅根據(jù)配電網(wǎng)在某一時(shí)刻的狀態(tài)進(jìn)行重構(gòu)，后續(xù)運(yùn)行狀態(tài)變化時(shí)不再改變拓?fù)?。?dòng)態(tài)重構(gòu)以靜態(tài)重構(gòu)為基礎(chǔ)，在對(duì)目標(biāo)優(yōu)化時(shí)考慮某一時(shí)間段內(nèi)配電網(wǎng)的狀態(tài)，并在調(diào)度時(shí)間點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。文獻(xiàn)[66]指出靜態(tài)重構(gòu)和動(dòng)態(tài)重構(gòu)都能有效提升配電網(wǎng)對(duì)分布式電源的承載力，動(dòng)態(tài)重構(gòu)由于能夠適應(yīng)不斷變化的操作條件，因此可以更有效地提升配電網(wǎng)對(duì)分布式電源的承載力。但動(dòng)態(tài)重構(gòu)會(huì)使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕l繁變化，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，因此，采用動(dòng)態(tài)重構(gòu)時(shí)要同時(shí)考慮開關(guān)操作次數(shù)的約束。

5)采用無(wú)功調(diào)控裝置。配電網(wǎng)電壓值與無(wú)功功率密切相關(guān)，通過(guò)配置無(wú)功調(diào)控裝置，改變配電網(wǎng)無(wú)功潮流分布以調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)電壓。文獻(xiàn)[67-69]分別指出利用分組投切電容器(capacitor banks,CB)、靜止無(wú)功補(bǔ)償器(static var compensator,SVC)、靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)等無(wú)功控制裝置可以應(yīng)對(duì)DG規(guī)模入網(wǎng)。

6)“網(wǎng)”側(cè)諧波治理?！熬W(wǎng)”側(cè)諧波治理也稱為被動(dòng)諧波治理，是指在DG和EV接入電網(wǎng)后，通過(guò)增設(shè)諧波補(bǔ)償裝置或諧波濾除裝置抑制和消除諧波，這種方法適用性更為廣泛，只要設(shè)置合理，可以用于控制和管理電網(wǎng)中由任何原因產(chǎn)生的諧波。被動(dòng)管理措施主要分為裝設(shè)無(wú)源濾波器、有源濾波器、混合型有源電力濾波器。無(wú)源濾波器可以吸收諧波電流、進(jìn)行功率補(bǔ)償，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、維護(hù)方便，是早期用于抑制諧波的主要設(shè)備，但無(wú)源濾波器具有受電網(wǎng)阻抗和頻率影響嚴(yán)重，且與電網(wǎng)阻抗極易產(chǎn)生串/并聯(lián)諧波等嚴(yán)重缺陷。有源濾波器是目前主流的諧波治理設(shè)備，按其接入方式可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和串并聯(lián)型3種。其中，并聯(lián)型有源電力濾波器因其投切、保護(hù)等操作起來(lái)比串聯(lián)型更加安全方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本比串并聯(lián)型更低，因此，并聯(lián)型有源電力濾波器目前應(yīng)用最為廣泛[70]。

5.3 配電網(wǎng)“荷”側(cè)提升措施

負(fù)荷側(cè)需求響應(yīng)具有削峰填谷的作用。除了傳統(tǒng)負(fù)荷在動(dòng)態(tài)電價(jià)機(jī)制下的響應(yīng)，EV的合理運(yùn)行對(duì)配電網(wǎng)承載力提升也有重要意義。

EV充電樁/站的部署首先要考慮用戶充電的便利性，因此其位置的選擇空間有限。但EV作為一種可移動(dòng)負(fù)載，具有一定的可控性。除了在部署充電樁/站時(shí)采取措施減小對(duì)配電網(wǎng)的不利影響，在部署后也可以通過(guò)制定合理的充放電策略，進(jìn)一步提升配電網(wǎng)的承載力。

在不干預(yù)充電時(shí)間的情況下，電動(dòng)汽車充電高峰與基礎(chǔ)負(fù)荷用電高峰基本重合，使配電系統(tǒng)負(fù)荷峰谷差增大，高峰時(shí)供電負(fù)擔(dān)增加，低谷時(shí)變壓器空載損耗增加。通過(guò)有序充放電或采用智能充放電策略，可以有效解決充電時(shí)間、充電地點(diǎn)等的不確定給電網(wǎng)調(diào)度帶來(lái)的影響，減小峰谷差，提高配電網(wǎng)對(duì)EV的承載力[38]。分時(shí)電價(jià)充電策略可以避開原始負(fù)荷高峰，但固定的電價(jià)制定可能會(huì)引起新的負(fù)荷高峰；而智能充電策略，通過(guò)優(yōu)化程序確定每個(gè)時(shí)段EV充電數(shù)量、充電時(shí)間，在滿足用戶用電需求的同時(shí)，使EV接入后系統(tǒng)的總負(fù)荷更平穩(wěn)[71]。通過(guò)制定車輛到電網(wǎng)(vehicle-to-grid，V2G)響應(yīng)策略，在負(fù)荷低谷時(shí)從電網(wǎng)充電，負(fù)荷高峰時(shí)向電網(wǎng)放電，充分利用EV可轉(zhuǎn)移性和儲(chǔ)能特性實(shí)現(xiàn)削峰填谷，提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率，有利于系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[72]。

5.4 配電網(wǎng)“儲(chǔ)”側(cè)提升措施

1)配置固定儲(chǔ)能。儲(chǔ)能裝置在充電時(shí)相當(dāng)于負(fù)荷，在放電時(shí)相當(dāng)于電源，通過(guò)配置儲(chǔ)能裝置并制定合理的充放電策略，改變配電網(wǎng)潮流分布可以調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)電壓。文獻(xiàn)[73]將安裝儲(chǔ)能裝置作為電壓越限解決方案。通過(guò)安裝儲(chǔ)能裝置吸收光伏發(fā)出的多余電能，可以使分布式光伏始終工作在最大功率點(diǎn)處，有利于提高工作效率，也可預(yù)防過(guò)電壓發(fā)生；夜晚、陰天分布式光伏少發(fā)時(shí)，儲(chǔ)能裝置可以向電網(wǎng)送電，滿足負(fù)荷需求。文獻(xiàn)[74]提出對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的二次控制策略，通過(guò)控制有功功率以提高配電網(wǎng)對(duì)屋頂光伏系統(tǒng)的承載力。儲(chǔ)能裝置與DG配合，對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓具有重要作用[54]。

2)配置移動(dòng)儲(chǔ)能。移動(dòng)儲(chǔ)能不僅具有傳統(tǒng)固定儲(chǔ)能的優(yōu)點(diǎn)，還因具有空間移動(dòng)特性具有更廣闊的應(yīng)用空間。目前，對(duì)移動(dòng)儲(chǔ)能的研究分為兩類。一類是移動(dòng)儲(chǔ)能歸電網(wǎng)所有，用于配電網(wǎng)災(zāi)后恢復(fù)、提升配電網(wǎng)彈性、配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度等方面；一類是移動(dòng)儲(chǔ)能與配電網(wǎng)歸屬于不同運(yùn)營(yíng)商，利用移動(dòng)儲(chǔ)能進(jìn)行時(shí)空套利。也有學(xué)者提出利用移動(dòng)儲(chǔ)能調(diào)壓，文獻(xiàn)[75]通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)中移動(dòng)儲(chǔ)能的優(yōu)化配置來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓和移動(dòng)儲(chǔ)能投資商收益最大化；文獻(xiàn)[76]在考慮電壓控制的基礎(chǔ)上，建立了一種含移動(dòng)儲(chǔ)能的主動(dòng)配電網(wǎng)日前雙層調(diào)度模型。移動(dòng)儲(chǔ)能用于配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化，將電能進(jìn)行時(shí)空轉(zhuǎn)移，對(duì)配電網(wǎng)承載力的提升具有重要意義。

6 展 望

1)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與機(jī)器學(xué)習(xí)的不確定性建模。對(duì)于配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，傳統(tǒng)的基于參數(shù)的概率分布函數(shù)建模方法與實(shí)際值常常產(chǎn)生較大偏差，并非總能產(chǎn)生讓人滿意的結(jié)果。針對(duì)傳統(tǒng)基于參數(shù)的概率分布建模需要假設(shè)參數(shù)分布、與實(shí)際物理模型差距較大的缺點(diǎn)，有學(xué)者提出利用非參數(shù)核密度估計(jì)理論對(duì)分布式電源進(jìn)行建模[77]，這種方法同樣也適用于電動(dòng)汽車的建模?；诜菂?shù)核密度估計(jì)的不確定性建模方法有效改善了傳統(tǒng)方法存在偏差較大的問(wèn)題，但仍有可能存在邊界偏差和局部適應(yīng)性不足的問(wèn)題，因此，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與機(jī)器學(xué)習(xí)的不確定性建模方法仍有很大研究空間[78]。

2)考慮不同種類分布式電源互補(bǔ)發(fā)電的配電網(wǎng)承載力研究。能源轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)下，接入配電網(wǎng)的分布式電源趨于多樣化，受自然因素和其他因素的影響，不同分布式電源出力在時(shí)間和空間上具有一定的互補(bǔ)性。充分利用不同分布式電源的互補(bǔ)特性，對(duì)各種分布式電源進(jìn)行協(xié)調(diào)調(diào)度，可以更好地提升配電網(wǎng)的承載力。對(duì)于互補(bǔ)發(fā)電，首先應(yīng)該研究不同分布式電源的時(shí)空特性，梳理其在互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中的作用；然后考慮各種分布式電源之間的相關(guān)性；最后建立優(yōu)化調(diào)度模型，充分利用分布式電源的互補(bǔ)特性?，F(xiàn)有承載力研究中通?？紤]某一種分布式電源的配置，或者雖然考慮多種分布式電源，但對(duì)其相關(guān)性進(jìn)行簡(jiǎn)化。未來(lái)的研究中可以考慮不同分布式電源的互補(bǔ)特性對(duì)配電網(wǎng)承載力的影響。

3)分布式電源與新型負(fù)荷綜合考慮、協(xié)調(diào)部署?！靶禄ā奔{入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略后，明確提出要加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度?！靶禄ā敝?G基站、大數(shù)據(jù)中心、電動(dòng)汽車充電站等基礎(chǔ)設(shè)施，分布密度大、能源消耗大，規(guī)模發(fā)展會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成不利影響，這些用電設(shè)備與分布式電源都具有隨機(jī)性，但分布式電源是發(fā)電設(shè)備，與用電設(shè)備有一定的互補(bǔ)性。未來(lái)部署時(shí)，分布式電源、電動(dòng)汽車、5G基站等用電設(shè)備如何綜合考慮、協(xié)調(diào)部署，增大配電網(wǎng)承載力的同時(shí)減小對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的沖擊和影響值得探討。

4)考慮電能空間移動(dòng)的配電網(wǎng)承載力提升技術(shù)。將電能進(jìn)行空間移動(dòng)，可以有效解決不同地方因供需不平衡導(dǎo)致的電能消納不足、用電需求不能滿足等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)空間尺度的削峰填谷，協(xié)助配電網(wǎng)應(yīng)對(duì)大量可再生能源的整合以及新型負(fù)荷的規(guī)模入網(wǎng)。目前電動(dòng)汽車的研究已有很多，包括動(dòng)態(tài)電價(jià)機(jī)制下電動(dòng)汽車有序充放電[38]、V2G[72]、車輛到住宅(vehicle to home，V2H)[79]等，電動(dòng)汽車通過(guò)一定策略進(jìn)行充放電，對(duì)配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度具有重要意義。但電動(dòng)汽車的調(diào)度受用戶生活習(xí)慣等多種不確定性因素的影響，相比于電動(dòng)汽車，移動(dòng)儲(chǔ)能具有更高的靈活性。現(xiàn)有研究中移動(dòng)儲(chǔ)能主要用于配電網(wǎng)災(zāi)后恢復(fù)、時(shí)空套利等方面，未來(lái)配電網(wǎng)承載力研究中可以考慮移動(dòng)儲(chǔ)能，利用其時(shí)空靈活特性參與配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度。

5)源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)多種措施協(xié)調(diào)的配電網(wǎng)承載力提升技術(shù)。DG和EV規(guī)模入網(wǎng)的主要限制因素是電壓，由于配電網(wǎng)的阻抗比相對(duì)較大，其電壓變化與系統(tǒng)有功功率、無(wú)功功率均密切相關(guān)。因此，可以如圖3所示，針對(duì)電壓控制，在配電網(wǎng)源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)采取措施進(jìn)行有功功率控制、無(wú)功功率控制、改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓纳瞥绷鞣植紒?lái)提升配電網(wǎng)承載力。

圖3 以調(diào)壓為主的配電網(wǎng)承載力提升技術(shù)

目前，已有學(xué)者提出采用多種措施協(xié)調(diào)提升配電網(wǎng)的承載力。文獻(xiàn)[80]在高比例可再生能源背景下建立配電網(wǎng)重構(gòu)策略與移動(dòng)儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)調(diào)度的兩階段魯棒協(xié)同優(yōu)化模型，促進(jìn)了可再生能源在配電網(wǎng)中的應(yīng)用，但沒(méi)有考慮源側(cè)和負(fù)荷側(cè)對(duì)承載力提升的作用。文獻(xiàn)[11]建立了考慮配電網(wǎng)中儲(chǔ)能、電容器組優(yōu)化調(diào)度的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，旨在以最經(jīng)濟(jì)的方式提升配電網(wǎng)的承載力，但沒(méi)有考慮電能的空間移動(dòng)，對(duì)于風(fēng)電、分布式光伏等受自然條件影響的可再生能源，利用電能的空間移動(dòng)可以更好地應(yīng)對(duì)其出力的波動(dòng)性和不確定性。同時(shí)考慮源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)多個(gè)環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)、電能時(shí)空多尺度轉(zhuǎn)移的配電網(wǎng)承載力提升技術(shù)是未來(lái)研究的一個(gè)重要方向。

7 結(jié) 論

本文針對(duì)配電網(wǎng)對(duì)DG和EV承載力評(píng)估時(shí)不確定性建模、DG和EV充電樁/站選址策略、約束指標(biāo)、評(píng)估方法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)性綜述，并從源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)4個(gè)方面分析了承載力提升技術(shù)。主要得到以下結(jié)論：

1)分布式電源和電動(dòng)汽車不確定性的準(zhǔn)確刻畫是配電網(wǎng)承載力研究的基礎(chǔ)?；跀?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和機(jī)器學(xué)習(xí)的非參數(shù)的不確定性的刻畫結(jié)果，不需要假定概率分布函數(shù)，直接利用歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以有效減小一些情況下概率分布函數(shù)假定不當(dāng)產(chǎn)生的誤差。

2)配電網(wǎng)承載力評(píng)估時(shí)選擇的評(píng)估指標(biāo)與實(shí)際配電網(wǎng)運(yùn)行要求密切相關(guān)，當(dāng)分布式電源和電動(dòng)汽車的規(guī)劃與配電網(wǎng)規(guī)劃協(xié)同時(shí)，可以通過(guò)優(yōu)化其部署位置得到更理想的承載力評(píng)估結(jié)果。

3)分布式電源和電動(dòng)汽車的不確定性會(huì)影響配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，考慮靈活資源的優(yōu)化調(diào)度、提升系統(tǒng)靈活性可以有效提高配電網(wǎng)承載力，同時(shí)考慮源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)多個(gè)環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)、電能時(shí)空多尺度轉(zhuǎn)移的配電網(wǎng)承載力提升技術(shù)是未來(lái)一個(gè)重要的研究方向。