摘要
随着“碳达峰，碳中和”战略目标的明确，以光伏发电系统为代表的可再生清洁
能源大量接入到中低压配电网中，颠覆了传统中低压配电网的结构和体系，给配电网
的优化调度、运行带来严峻的挑战。高比例光伏的持续接入使配电网潮流发生改变，
可能由单向流动变为双向流动，并由此导致配电网中出现电压越限与波动、三相电压
不平衡问题，影响用户用电安全和供电可靠性。因此，本文针对光伏接入配电网引起
的电压问题，研究含高比例光伏系统的配电网协调电压控制策略。
首先，本文分析了双级式光伏发电系统的工作原理，建立其数学模型及控制模型，
并对其参与调压过程进行分析；在此基础上，建立含高比例光伏的配电网功率及电压
分布模型，分析光伏发电系统不同接入位置和容量对配电网电压分布的影响；基于电
压灵敏度矩阵建立配电网电压调节方程，并通过灵敏度分析给出配电网节点电压问题
的解决思路，为后续的电压控制策略提供理论基础。
其次，针对分布式光伏系统接入低压配电网导致的电压越限与波动问题，提出基
于一致性算法的光伏逆变器与储能系统两阶段协调电压控制策略。对光伏逆变器无功
调节与储能系统有功调节两种常用本地式下垂控制调压策略展开分析，并指出其在调
压过程中存在的问题；在考虑低压配电网现有通信条件的基础上，利用一致性算法实
现调压资源之间的协调；通过控制效果-成本系数的对比确定先调光伏逆变器无功，后
调储能系统有功的两阶段控制顺序；两个控制阶段中分别利用光伏逆变器无功利用率、
储能系统荷电状态变化量作为一致性算法的状态变量，按容量均分电压调节任务，实
现了调压资源之间的协调。通过仿真对比验证了所提策略能够实现对低压配电网电压
水平的有效控制，需要的调压成本更低。
最后，针对低压配电网功率倒送入中压配电网引起的电压越限与波动、网损增加
以及三相电压不平衡问题，在低压配电网分布式控制设计基础上，提出一种中压集中
式+低压分布式的配电网双层协调电压控制策略。考虑中压配电网与低压配电网不同
的通信条件差异，设计一种中压集中式+低压分布式的配电网双层协调电压控制结构；
在中压配电网中建立分钟级集中式电压优化控制模型，以网络损耗、节点电压偏差、
三相电压不平衡度以及中低压配电网连接点功率调节量最小为目标函数；同时在低压
配电网中建立秒级分布式协调电压控制策略，根据中压配电网的优化结果与自身实测
状态控制低压配电网中光伏逆变器无功与储能有功；通过双层控制策略之间的信息交
互，实现了中低压配电网内电压调节资源在不同时间尺度的协调控制；通过仿真对比
验证了所提策略能够有效控制中低压配电网的电压水平，改善三相电压不平衡度，降
I
低配电网的网络损耗。
关键词：配电网；协调电压控制；光伏逆变器；储能系统；一致性算法
II
ABSTRACT
Withtheclearstrategicgoalofcarbonpeak,carbonneutrality,alargenumberof
renewablecleanenergyrepresentedbyphotovoltaic(PV)powergenerationsystemsare
connectedtomediumandlowvoltagedistributionnetworks,overturningthestructureand
systemoftraditionalmediumandlowvoltagedistributionnetworks,andbringingsevere
challengestotheoptimalschedulingandoperationofdistributionnetworks.Thecontinuous
integrationofhighproportionphotovoltaictechnologycausesachangeinthepowerflowof
thedistributionnetwork,possiblyfromunidirectionalflowtobidire