易允恒 安科瑞电气股份有限公司

摘要

在新能源高比例接入的背景下，配电网末端面临电压波动、过载风险等“最后一公里”难题。本文提出一种源网荷储协同优化控制策略，依托安科瑞EMS 3.0平台，通过动态电压稳定控制、负荷分级柔性调节、故障自愈保护三大核心技术，实现配电网安全与经济性双重提升。在湖南某机场光储充项目、河南交投高速服务区项目中验证：系统将电压合格率从92.3%提升至99.2%，过流故障率降低76%，新能源消纳率提高至96.8%，为配电网低碳转型提供技术支撑。

关键词：配电网优化；源网荷储协同；电压稳定；负荷柔性控制；故障自愈；安科瑞EMS 3.0

1 问题背景与技术挑战

1.1 配电网末端痛点

据国家电网统计，2025年分布式光伏接入配变容量超180GW，导致末端问题凸显：

电压越限：光伏反送电引发电压上涌（某机场项目峰期电压达1.09p.u.，超国标±7%限值）；

过载风险：充电桩密集接入致变压器负载率＞95%（河南交投某服务区变压器）；

故障扩散：短路电流速增（传统熔断器响应＞200ms，无法阻断连锁故障）。

1.2 现有方案局限

传统方法如SVG无功补偿、变压器扩容等存在成本高（单点改造超50万元）、响应慢（＞100ms）、协同弱等缺陷，亟需系统性解决方案。

2 协同优化控制系统设计

2.1 整体架构

源网荷储协同控制架构

2.2 核心算法

(1) 动态电压稳定控制模型

目标函数： min⁡∑t=1T∣V(t)−Vref∣+λ⋅max⁡(0,I(t)−Imax)min∑t=1T∣V(t)−Vref∣+λ⋅max(0,I(t)−Imax) 约束条件：

电压约束：$0.93 leq V(t) leq 1.07$ p.u.

电流约束：$I(t) leq 1.2I_{rated}$

防逆流约束：$P_{grid}(t) geq 0$

技术实现：

ASCP200限流保护器实时截断过流（响应时间≤20ms）；

AM6-PWC箱变测控装置调节变压器分接头。

(2) 负荷分级柔性调节策略

充电桩：基于电价信号的错峰充电（谷电利用率↑35%）；

空调：温度设定值动态调整（某机场项目峰值负荷↓28.7%）。

3 实证案例分析

3.1 湖南某机场光储充项目

参数 改造前 改造后 提升效果

电压合格率 92.3% 99.2% ↑6.9%

变压器负载率 98% 78% ↓20%

新能源消纳率 76.5% 96.8% ↑20.3%

故障响应时间 320ms 68ms ↓78.4%

技术应用：

ASCP200限流保护器阻断6次过流故障；

充电桩有序充电策略降低峰值负荷120kW。

3.2 河南交投高速服务区项目

多站点协同：

266个站点通过Acrel-2000MG平台聚合调控；

动态增容技术延长变压器寿命5.8年。

经济效益：

年节省容量电费148万元（需量控制）；

光伏消纳收益增加82万元。

4 推广价值与政策建议

4.1 技术优势

指标 传统方案 本系统 提升幅度

电压调节精度 ±5% ±2.3% ↑54%

故障响应速度 200ms 20ms ↑90%

改造成本 50万元/站点 18万元/站点 ↓64%

4.2 政策建议

标准制定：将限流保护器（ASCP200）纳入《配电网安全防护设备选型导则》；

电价机制：扩大峰谷价差至4:1（当前平均3:1），激发负荷调节潜力

金融支持：对配网改造项目提供绿色信贷（利率≤3.85%）。

5 结论

本文提出的源网荷储协同控制策略，通过“监测-分析-执行-评估”闭环解决了配电网末端三大难题：

电压合格率提升至>99%（ASCP200+AM6-PWC协同）；

过载风险降低76%（负荷分级柔性调节）；

新能源消纳率达96.8%（光储充协同控制）。 未来需深化5G通信、AI预测算法与电力市场的融合，推动技术规模化应用。