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计及柔性负荷的主动配电网多源协调优化控制

一、本文概述

随着可再生能源的大规模接入和分布式电源的广泛应用，主动配

电网的优化控制已成为电力系统领域的研究热点。其中，柔性负荷作

为一种可调节的电力负荷，对于平衡电网负荷、提高电网稳定性以及

促进可再生能源的消纳具有重要意义。本文旨在探讨计及柔性负荷的

主动配电网多源协调优化控制方法，通过对配电网中的多种电源和柔

性负荷进行协调优化，实现配电网的高效、安全和可持续运行。

本文将分析主动配电网的基本特性，包括其结构特点、运行方式

以及与传统配电网的区别。在此基础上，阐述柔性负荷在主动配电网

中的作用及其调控潜力，包括需求响应、储能系统等。

本文将详细介绍多源协调优化控制的理论框架和方法。通过对配

电网中的多种电源（如风能、太阳能等可再生能源，以及微型燃气轮

机等分布式电源）和柔性负荷进行建模，建立多源协调优化控制模型。

该模型将综合考虑电网运行的经济性、安全性和环保性，以及各类电

源的互补性和柔性负荷的调控能力，实现配电网的优化运行。

本文将通过算例分析和仿真实验验证所提多源协调优化控制方

法的有效性和可行性。通过对比分析不同控制策略下的配电网运行性

能，展示计及柔性负荷的主动配电网多源协调优化控制在提高电网稳

定性、促进可再生能源消纳以及降低运行成本等方面的优势。还将探

讨未来研究方向和应用前景，为相关领域的研究和实践提供参考。

二、柔性负荷建模与分析

在主动配电网中，柔性负荷扮演着至关重要的角色。与传统的刚

性负荷不同，柔性负荷能够根据电网的运行状态和需求，主动调整自

身的用电行为，从而参与到电网的优化控制中。这种可调节的特性使

得柔性负荷成为实现配电网多源协调优化的重要资源。

为了对柔性负荷进行有效的控制和管理，首先需要建立其准确的

数学模型。柔性负荷的建模通常包括两个方面：一是负荷本身的电气

特性建模，如负荷的功率、电流、电压等；二是负荷的行为特性建模，

即负荷如何响应电网的调度指令，如何调整自身的用电行为。

在电气特性建模方面，可以采用等效电路法、负荷聚合法等方法，

将柔性负荷等效为一个或多个电气元件的组合，从而便于分析和计算。

在行为特性建模方面，则需要考虑负荷的响应速度和调节范围等因素，

建立负荷响应的动态模型。

对柔性负荷进行分析，主要是为了了解其在主动配电网中的作用

和潜力。可以通过分析柔性负荷的调节能力，评估其对电网的支撑作

用。例如，在电网负荷高峰时段，柔性负荷可以通过减少用电或转移

用电时段，减轻电网的供电压力。

可以分析柔性负荷的响应特性，研究其如何与可再生能源、储能

系统等其他资源协同工作，实现配电网的多源协调优化。例如，在可

再生能源发电出力不稳定的情况下，柔性负荷可以通过调整自身的用

电行为，平衡电网的供需关系，提高电网的稳定性。

还可以对柔性负荷的经济性进行分析，评估其在配电网中的经济

效益。例如，通过合理的调度和控制，可以使柔性负荷在不影响用户

正常用电的前提下，参与到电力市场中，为用户带来额外的经济收益。

对柔性负荷进行建模和分析是实现主动配电网多源协调优化的

重要基础。通过深入了解柔性负荷的特性和潜力，可以更好地利用这

一资源，提高配电网的运行效率和稳定性。

三、主动配电网多源协调优化控制模型

主动配电网多源协调优化控制模型是实现配电网高效、可靠、经

济运行的关键。该模型旨在综合考虑分布式电源、储能系统、柔性负

荷等多种资源，通过优化控制策略，实现配电网的优化调度和运行。

在构建多源协调优化控制模型时，首先需要明确优化目标。常见

的优化目标包括最小化系统运行成本、最大化可再生能源消纳、最小

化系统网损等。根据实际需求，可以设定一个或多个优化目标，并通

过相应的数学表达式进行量化描述。

需要建立配电网的数学模型。这包括配电网的拓扑结构、电气参

数、设备特性等。通过建立数学模型，可以准确地描述配电网的运行

状态和动态行为，为优化控制提供基础。

在此基础上，需要建立多源协调优化控制模型。该模型需要综合

考虑分布式电源、储能系统、柔性负荷等多种资源的特性和运行状态，

通过优化算法求解最优控制策略。优化算法的选择应根据实际问题的

规模和复杂性而定，如遗传算法、粒子群算法、动态规划等。

在优化控制模型中，还需要考虑约束条件。约束条件包括配电网

的功率平衡约束、设备容量约束、电压约束、电流约束等。这些约束

条件保证