摘要：本论文针对台区分布式光伏系统的治理问题，提出了一种基于智能融合终端的治理技术。通过深入分析光伏系统在电网中的影响及其运行特性，研究了智能融合终端在光伏系统中的应用，以实现对分布式光伏的有效监控和管理。研究表明，该技术能有效治理台区侧分布式光伏带来的低压电网供电可靠性问题。同时，通过实际应用案例分析，验证了该技术在提升电网运行安全性和经济性方面的有效性。本研究为分布式光伏系统的高效管理与优化提供了新的技术手段和理论支持。

关键词：分布式光伏，智能融合终端，电网治理，台区光伏治理，电网安全

引言：

随着可再生能源的迅速发展，分布式光伏作为一种重要的绿色能源方式，其在电网中的广泛应用引起了广泛关注。然而，分布式光伏并网运行所带来的电网稳定性与安全性问题不容忽视。本研究提出了一种创新的基于智能融合终端的分布式光伏治理技术，旨在解决这些挑战，提高光伏发电可靠性与电网安全性，为实现绿色能源转型贡献力量。本文的深入探讨将对光伏领域的研究者和工程师提供新的视角和实践指导。

一、分布式光伏系统与电网互动分析

分布式光伏系统在电力行业的快速发展已经成为一个不可忽视的趋势。随着技术的进步和环境保护意识的提升，越来越多的光伏系统被安装在各种类型的建筑和区域中。然而，这种快速发展同时带来了对电网稳定性和安全性的挑战。

（一）分布式光伏系统的并网运行对电网的源荷分布产生了显著影响。光伏发电的间歇性和不可预测性导致电网供电的稳定性面临挑战。在光照充足时，大量的光伏发电会被注入到电网中，就地无法消纳的情况下会导致系统过电压。相反，在阴天或夜间，光伏发电量减少，电网需依赖其他形式的发电来满足需求，这可能导致电网的运行效率下降。

（二）分布式光伏系统的大规模并网运行可能对电网的保护和控制系统带来压力。传统的电网设计主要考虑的是单向潮流，即从大型发电厂向消费者输送电能。然而，分布式光伏系统的加入引入了双向潮流，这对电网的保护装置和控制策略提出了新的要求。例如，过多的光伏发电注入可能导致传统的过载保护装置失效，从而增加电网故障的风险。据国网设备部2023年发布数据，近年来全国发生台区反向重/过载的配电变压器1.7万台，累计烧毁变压器1180台。

（三）分布式光伏系统的并网运行还可能影响电网的电能质量。由于光伏发电的波动性，可能会导致电网频率和电压的波动，影响电能质量。电能质量的下降不仅会导致用户设备无法正常运行或者烧坏，还可能损害电网供电敏感设备，降低整个系统的可靠性。

（四）为了应对这些挑战，必须对分布式光伏系统与电网的互动进行深入分析。这包括研究光伏发电的特性，如其变化规律、对电网的影响机理等。此外，还需要研究电网如何适应这种新型的发电方式，包括改进电网的设计、优化电网的运行策略以及提高电网的智能化水平。

（五）电网的智能化升级是应对分布式光伏系统带来挑战的关键。通过引入高级的测量和控制设备，如光伏开关、量测开关、智能融合终端、自动化配电系统等，电网可以更有效地管理光伏发电的注入和消费。例如，智能电网可以根据实时数据调整电网的运行，以应对光伏发电量的波动。同时，通过高级的天气预测数据分析，电网运营商可以更准确地预测光伏发电量的变化，从而提前做好调度准备。

（六）除了电网的智能化升级，还需要发展源网荷储协同技术。这包括储能技术、负荷预测、发电预测等。通过源网荷储协同控制，平滑调节发电和用电，可以减少对电网的冲击，使其更容易被电网接受和管理。

（七）政策和监管也是保证分布式光伏系统与电网良好互动的重要环节。政府和监管机构需要制定合理的政策和标准，以引导光伏系统的健康发展，并确保电网的稳定和安全。这包括制定光伏并网的技术标准、调整电价政策以鼓励光伏发电的合理使用，以及制定相应的激励和补贴政策。

总之，分布式光伏系统与电网的互动是一个复杂但至关重要的课题。通过技术创新、智能化升级以及政策和监管的支持，可以有效应对由此带来的挑战，实现光伏发电与电网的和谐共生。

二、智能融合终端的设计与功能

智能融合终端是实现分布式光伏协同控制的关键设备。基于融合终端边缘计算功能，实现分布式光伏监测调节、负荷监测、储能监测调节等，同时保证电网的稳定性和安全性。

在设计方面，智能融合终端设计功能需符合台区如下特点：海量设备、分布广泛、海量数据、海量安装调试工作（高计算资源需求、构建标准协议、可交互模型、自我识别、即插即用）；运行设备差异大（功能灵活配置、按需配置、软件定义终端）；设备通信方式不同、数据模型差异大（具备不同通信接口、具有扩展、更换通信方式的能力）；多种业务融合、需求复杂（硬件虚拟化、开放的边缘计算平台、专业厂家开发专业应用）；业务需求快速扩展（策略用软件实现、不需更换硬件、减少设备安装、减少投资、快速部署）；双向数据流、实时动态变化、快速响应、快速决策（毫秒级实时通讯、边缘计算、就地决策）。

融合终端设计思想：硬件平台化---基于智芯平台、采用国产工业级双核处理器；软件APP化---基本APP，高级APP、有效应对未来电网业务扩展需求，终端可运行不同厂家的APP；软件定义终端--根据用户需求下载多种APP，满足用户不同需求；边缘计算、就地决策à提高台区异常处理速度、减少通讯业务数据；站端协同--业务通道、管理通道，实时监测终端运行；即插即用、自我识别--减少用户调试工作量、轻量级建模。

融合终端通讯方案设计：兼容实时、准实时、非实时通信、实时通信响应速度为毫秒级;多种通信方式混合接入、覆盖整个台区、实现台区全景监测;推荐以电力线载波PLC、无线通讯为主、兼容工业总线、以太网、光纤以太网等多种通讯方式、满足智能设备接入需求;采用物联网通讯协议、具备订阅、发布等功能、支持设备间交互数据；具备互联框架、设备接入快速开发、部署；接入设备自注册、自动识别、即插即用。

融合终端硬件设计：采用国产工业级多核处理器、700MHz主频、512M RAM、1G FLASH；支持电力线载波、微功率无线双模通信、同时支持以太网、RS485、RS232、3G/4G；具备上行、下行模块扩展通用接口，兼容不同通信厂商的通信模块，通讯模块可带电更换； 选用24bit高精度交流采集芯片、0.05级高精度互感器，取样电阻精度达0.5%，温漂系数25ppm，精度等级可达0.5S;选用高密度超级电容，体积小容量大，掉电后工作时间>10分钟。

融合终端软件平台设计：软件架构为双系统：华为网络OS系统、容器Linux系统；华为网络OS系统提供网络功能与管理功能；容器Linux系统管理硬件接口和存储设备，运行软件APP应用；软件APP间通过MQTT消息总线交互数据；采用容器技术。内存、计算能力可切割为多个容器，APP运行于容器内，相互隔离，互不影响，快速部署。

综上所述，融合终端作为台区侧的核心边设备，从硬件设计上具备了监测管理台区内设备的能力，软件上具备缘计算能力，在此基础上开发一款满足现场应用的台区光伏治理app，就可以实现台区分布式光伏治理。

三、台区光伏治理app的方案设计

（一）台区光伏治理app功能描述

台区光伏治理APP 实时采集光伏用户运行、并网状态等数据，就地化开展低压台区的分布式光伏消纳能力、电压水平、分布式光伏孤岛状态等分析和控制， 加强分布式光伏管理，引导分布式光伏友好接入，支持遥控PCC 开关、以及逆变器遥调。主要包括光伏倒送治理、过电压治理、孤岛后备保护及群调群控等功能。

（二）app策略设计

2.1 数据预处理

由于逆变器所处并网点受电网参数、容量、线径/线路阻抗、负载等影响，影响因素众多，机理过于复杂，基于理论分析计算很难进行工程落地应用，因此考虑通过历史数据分析，通过记录分析并网点并网电压、电流、有功、无功历史曲线关系，通过一定算法（算法库可扩展，例如查表法、多项式拟合、人工智能算法等），实现P-V、Q-V知识图谱，从而可通过U，解算出受电网影响的预测输入P或者Q数值。

2.2 过电压处理

当并网点过电压时，依据监测点，例如台区（或某分支）功率因数目标、无功功率容性感性性质，分析过电压成因；

如果当前容性无功过剩（可设置阈值），则先执行逆变器无功调节（逆变器可选配项：无功允许调节/无功不允许调节）：

（1）无功调节：

不考虑调节台区电容、SVG等情况，先执行可调逆变器Q-V调节，处理如下：

当光伏电压越限时，根据当前越限电压，通过查找Q-V曲线图，或者通过多项式公式解算出可调节的无功Q，然后融合终端下发逆变器功率限制在Q*Kr（Kr为其他并网点对该节点影响因子，默认1）

如果并网点仍电压越限，则执行可调逆变器P-V有功调节：

（2）有功调节：

当光伏越限时，当前越限电压作为目标电压梯度降低2V，通过查找P-V曲线图，或者通过多项式公式解算出理论运行的有功P，然后融合终端下发逆变器功率限制在P*Kr（Kr为其他并网点对该节点影响因子，默认1）；

目标电压持续递减，直至设定的最低电压（例如200V），如无法调低相电压数值，则对光伏开关发出跳闸指令，使逆变器并网断路器跳闸。

为避免开关频繁跳合闸，跳闸超过30分钟才可以进行合闸恢复流程判断，如果没有任何变化，则过1小时控制合闸，或者调高并网逆变器的功率。

2.3 光伏倒送处理

（1）台区反向负载率≥80%时，融合终端输出调节逆变器限功率指令，按每次5%的梯度调低光伏发电功率，直到台区功率不反向重过载。融合终端输出调节逆变器发电功率指令，无法调整功率，则对光伏开关发出跳闸指令，使逆变器并网断路器跳闸。

（2）台区负载率恢复正常后，则控制逆变器并网断路器合闸，或者调高/恢复逆变器功率值。

（3）为避免开关频繁跳合闸，跳闸超过30分钟才可以进行合闸恢复流程判断，如果没有任何变化，则过1小时控制合闸，或者调高并网逆变器的功率。

2.4 孤岛后备保护处理

（1）融合终端监测台区三相电压、频率。

（2）当监测到电压低于设定的电压阈值且频率高于或低于设定的频率阈值，判断台区停电，发出光伏开关控制命令，控制并网断路器分闸。

（3）当电网恢复供电，融合终端收到主站遥控并网命令时，控制光伏并网。

综上所述，台区分布式光伏治理技术的实施与优化是一个多方面、综合性的工作。通过分布式光伏治理app来管理台区光伏发电，是目前保障台区侧电网稳定性的一个重要手段，未来还需要更多的管理和技术手段去解决这个难题。

结语：

本研究深入探讨了基于智能融合终端的台区分布式光伏治理技术，旨在提升台区电网稳定性。通过对分布式光伏的调节控制策略，实现台区系统的稳定。。这些研究成果不仅对光伏行业具有指导意义，也为实现绿色能源转型和可持续发展提供了宝贵的参考。

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