Active-reactive power robust control for distribution network voltage under high-proportion distributed photovoltaic integration

LONG Yu; LIU Xiaofeng; LIU Huai; LIU Guobao; LI Feng; YU Zixiang

doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2026.01.007

English Version Reader LoginJournal Login

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Active-reactive power robust control for distribution network voltage under high-proportion distributed photovoltaic integration

Power System Intelligent Control and Data Analysis | 更新时间：2026-02-04

- Active-reactive power robust control for distribution network voltage under high-proportion distributed photovoltaic integration
- BLASTING Vol. 48, Issue 1, Pages: 67-77(2026)
- 作者机构：
  
  南京师范大学电气与自动化工程学院，南京 210023
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Natural Science Foundation of Jiangsu Province(BK20230384)
- DOI：10.3969/j.issn.2097-0706.2026.01.007
  CLC：
- Received：18 August 2025，
  
  Revised：2025-10-10，
  
  Published Online：19 January 2026，
  
  Published：25 January 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
龙宇,刘晓峰,刘怀等.高比例分布式光伏接入下配电网电压有功-无功鲁棒控制[J].综合智慧能源,2026,48(01):67-77.

LONG Yu,LIU Xiaofeng,LIU Huai,et al.Active-reactive power robust control for distribution network voltage under high-proportion distributed photovoltaic integration[J].BLASTING,2026,48(01):67-77.
龙宇,刘晓峰,刘怀等.高比例分布式光伏接入下配电网电压有功-无功鲁棒控制[J].综合智慧能源,2026,48(01):67-77. DOI： 10.3969/j.issn.2097-0706.2026.01.007.

LONG Yu,LIU Xiaofeng,LIU Huai,et al.Active-reactive power robust control for distribution network voltage under high-proportion distributed photovoltaic integration[J].BLASTING,2026,48(01):67-77. DOI： 10.3969/j.issn.2097-0706.2026.01.007.

摘要

随着配电网大规模接入分布式光伏，配电网电压波动及越限问题日益突出，且传统的单一电压控制方法难以实现快速动态电压控制。为此，针对高渗透率分布式光伏接入下的配电网，提出一种分布式电源变流器及静止无功补偿器协同作用下的鲁棒控制策略。搭建分布式电源和静止无功补偿器的电压控制模型。在分布式电源和静止无功补偿器的控制模型基础上，引入电压灵敏度矩阵构建配电网-电压控制模型。通过将有功和无功电压控制相配合，充分利用系统的有功调压能力，实现快速动态电压控制。在此基础上考虑配电网运行过程中带来的系统参数不确定性并结合鲁棒

∞

（系统传递函数的无穷范数）性能约束，设计鲁棒控制策略。基于IEEE 33节点系统，搭建光伏出力波动及负荷突变场景进行算例分析，结果表明，所提策略实现了快速稳定的电压控制，能够有效抑制外部扰动引起的电压波动，验证了所提策略协同控制的快速性和有效性。

Abstract

With the large-scale integration of distributed photovoltaic （PV） systems into distribution networks， voltage fluctuations and out-of-limit issues have become increasingly prominent， and traditional single voltage control methods struggle to achieve rapid dynamic voltage control. Therefore， for distribution networks with high-penetration distributed PV integration， a robust control strategy based on the coordinated operation of distributed power source converters and static var compensators was proposed. Voltage control models for distributed power sources and static var compensators were established. Based on the control models of distributed power sources and static var compensators， a voltage sensitivity matrix was introduced to construct a unified voltage control model for the distribution network. By coordinating active and reactive voltage control， the active voltage regulation capability of the system was fully utilized to achieve rapid dynamic voltage control. Considering the system parameter uncertainties arising during distribution network operation， a robust control strategy was designed incorporating robust

∞

performance constraints. Based on the IEEE 33-node system， case studies were conducted under scenarios of PV output fluctuations and sudden load changes. The results showed that the proposed strategy achieved rapid and stable voltage control and effectively suppressed voltage fluctuation

s caused by external disturbances， verifying the rapid response and effectiveness of the proposed control strategy.

关键词

Keywords

references

廖家齐，于若英，刘瑜俊，等 . 基于自适应高斯混合模型的含高渗透率分布式光伏电力系统风险评估［J］. 电力系统保护与控制， 2024 ， 52 （ 19 ）： 144 - 156 .

LIAO Jiaqi ， YU Ruoying ， LIU Yujun ， et al . Risk assessment of a power system with a high penetration of distributed photovoltaic based on self-adaptive Gaussian mixture model ［J］. Power System Protection and Control ， 2024 ， 52 （ 19 ）： 144 - 156 .

徐式蕴，杨瑾瑜，彭龙 . 高渗透率光伏馈入受端电网暂态电压稳定量化评估［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 9 ）： 125 - 134 .

XU Shi Yun ， YANG Jinyu ， PENG Long . Quantitative evaluation of transient voltage stability for receiving-end grid with high penetration of photovoltaic ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 9 ）： 125 - 134 .

贾雅君，李涛，席东民，等 . “交-直-储” 无通信协同的农村低压配电网电压越限治理策略［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 13 ）： 195 - 207 .

JIA Yajun ， LI Tao ， XI Dongmin ， et al . Voltage limit violation mitigation strategy for rural low-voltage distribution network based on communicationless "AC-DC-energy storage" coordination ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 13 ）： 195 - 207 .

欧杰宇，张逸，陈云飞，等 . 考虑多元设备调控特性的电能质量分散式协同调控策略［J/OL］. 电网技术， 1 - 17 （ 2025-03-13 ）［ 2025-05-13 ］. https：//doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.2225 https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.2225 .

OU Yujie ， ZHANG Yi ， CHEN Yunfei ， et al . Decentralized collaborative power quality control strategy considering the regulation characteristics of multivariate devices ［J/OL］. Power grid technology ， 1 - 17 （ 2025-03-13 ）［ 2025-05-13 ］． https：//doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.2225 https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.2225 .

王林，孔小民，周忠玉，等 . 云储能模式下的配电网分布式光伏-储能无功优化方法［J］. 综合智慧能源， 2024 ， 46 （ 6 ）： 44 - 53 .

WANG Lin ， KONG Xiaomin ， ZHOU Zhongyu ， et al . Distributed photovoltaic-energy storage reactive power optimization method for distribution networks under cloud energy storage mode ［J］. Integrated Intelligent Energy ， 2024 ， 46 （ 6 ）： 44 - 53 .

葛磊蛟，崔庆雪，李昌禄，等 . 计及时延的智能配电网光储就地-分布电压优化控制方法［J］. 电力系统保护与控制， 2025 ， 53 （ 4 ）： 48 - 58 .

GE Leijiao ， CUI Qingxue ， LI Changlu ， et al . Local-distributed voltage optimization control method for photovoltaics and energy storage in a smart distribution network considering time delay ［J］. Power System Protection and Control ， 2025 ， 53 （ 4 ）： 48 - 58 .

孟建辉，袁新成，吴鹏，等 . 结合无功自适应调节和改进LADRC策略抑制HPFC全过程过电压控制方法［J/OL］. 电工技术学报， 1 - 15 （ 2025-04-08 ）［ 2025-05-13 ］. https：//doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.242279 https://doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.242279 .

MENG Jianhui ， YUAN Xincheng WU Peng ， et al . Integrated control method for suppressing whole-process overvoltage in HPFC systems combining reactive power adaptive regulation with improved LADRC strategy ［J/OL］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 1 - 15 （ 2025-04-08 ）［ 2025-05-13 ］. https：//doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.242279 https://doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.242279 .

罗政杰，任惠，辛国雨，等 . 基于模型预测控制的高比例可再生能源电力系统多时间尺度动态可靠优化调度［J］. 太阳能学报， 2024 ， 45 （ 6 ）： 150 - 160 .

LUO Zhengjie ， REN Hui ， XIN Guoyu ， et al . Multi-time scale dynamic reliable optimal scheduling of power system with high propottion renewable energy based on model predictive control ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2024 ， 45 （ 6 ）： 150 - 160 .

杨浩，王佳怡，易文飞，等 . 知识-数据融合驱动的配电网光伏逆变器电压/无功优化自适应控制［J］. 中国电机工程学报， 2025 ， 45 （ 22 ）： 8691 - 8706 .

YANG Hao ， WANG Jiayi ， YI Wenfei ， et al . Hybrid knowledge-data driven adaptive voltage/var optimization control of photovoltaic inverters in distribution networks ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2025 ， 45 （ 22 ）： 8691 - 8706 .

陈继开，张嘉扬，李浩茹，等 . 风电场静止同步调相机有功功率-频率支撑能力分析与优化［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 22 ）： 68 - 78 .

CHEN Jikai ， ZHANG Jiayang ， LI Haoru ， et al . Analysis and optimization of active power and frequency support capability for static self-synchronous compensator in wind farm ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 22 ）： 68 - 78 .

胡泽春，蔡福霖，冯建洲 . 兼顾新能源消纳与频率电压支撑的电池储能系统优化规划［J］. 电力自动化设备， 2024 ， 44 （ 7 ）： 3 - 12 .

HU Zechun ， CAI Fulin ， FENG Jianzhou . Optimal planning of battery energy storage system considering renewable energy consumption and frequency and voltage support ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2024 ， 44 （ 7 ）： 3 - 12 .

孙万通，陈众，陈慧霞，等 . 考虑负荷特性的光伏消纳能力的模拟与评估［J］. 太阳能学报， 2024 ， 45 （ 4 ）： 475 - 481 .

SUN Wantong ， CHEN Zhong ， CHEN Huixia ， et al . Simulation and evaluation of photovoitaic absorption capacity considering load characterristics ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2024 ， 45 （ 4 ）： 475 - 481 .

安芸帙，崔明建，韩一宁，等 . 基于数据隐私保护自适应联邦学习的分布式光伏有功可调节能力评估方法［J］. 中国电机工程学报， 2025 ， 45 （ 21 ）： 8281 - 8294 .

AN Yunzhi ， CUI Mingjian ， HAN Yining ， et al . A distributed PV active power adjustability evaluation method based on self-adaptive privacy-preserving federated learning ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2025 ， 45 （ 21 ）： 8281 - 8294 .

付利达，贾清泉，孙玲玲，等 . 构网/跟网型光伏逆变器混联的配电网有功无功双层调压策略［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 12 ）： 171 - 183 .

FU Lida ， JIA Qingquan ， SUN Lingling ， et al . Bi-level voltage regulation strategy for active and reactive power of distribution network with hybrid grid-forming/grid-following photovoltaic inverters ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 12 ）： 171 - 183 .

林泓宏，余涛，张桂源，等 . 基于数据驱动的高比例新能源配电网无功优化算法［J］. 综合智慧能源， 2023 ， 45 （ 11 ）： 10 - 19 .

LIN Honghong ， YU Tao ， ZHANG Guiyuan ， et al . Data-driven reactive power optimization algorithm for the distribution network with high proportion of renewable energy ［J］. Integrated Intelligent Energy ， 2023 ， 45 （ 11 ）： 10 - 19 .

郑虎虎，叶剑华，罗凤章 . 主动配电网-交通网耦合系统分布鲁棒规划方法［J］. 太阳能学报， 2025 ， 46 （ 4 ）： 200 - 209 .

ZHENG Huhu ， YE Jianhua ， LUO Fengzhang . Distributionally robust planning method for active distribution power-traffic network coupling systems ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2025 ， 46 （ 4 ）： 200 - 209 .

方石磊，杨志淳，闵怀东，等 . 高比例光伏下考虑移动储能接入的柔性配电网协调优化策略［J］. 供用电， 2025 ， 42 （ 5 ）： 61 - 71 .

FANG Shilei ， YANG Zhichun ， MIN Huaidong ， et al . Coordinated optimization strategy of flexible distribution network considering mobile energy storage system integration under high proportion photovoltaic ［J］. Distribution & Utilization ， 2025 ， 42 （ 5 ）： 61 - 71 .

VACCARO A ， VELOTTO G ， ZOBAA A F . A decentralized and cooperative architecture for optimal voltage regulation in smart grids ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2011 ， 58 （ 10 ）： 4593 - 4602 .

李可雨，王峰，蔡德胜，等 . 新能源发电协同参与配电网无功优化控制技术［J］. 供用电， 2023 ， 40 （ 4 ）： 15 - 22 .

LI Keyu ， WANG Feng ， CAI Desheng ， et al . Optimized reactive power control technology in distribution network considering new energy resource aggregation ［J］. Distribution & Utilization ， 2023 ， 40 （ 4 ）： 15 - 22 .

冯昌森，李邗邺，汤飞霞，等 . 考虑配电系统拓扑变化的电压控制深度强化学习方法［J］. 电力自动化设备， 2025 ， 45 （ 8 ）： 156 - 163 .

FENG Changsen ， LI Hanye ， TANG Feixia ， et al . Deep reinforcement learning method for voltage control considering topology change of distribution system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2025 ， 45 （ 8 ）： 156 - 163 .

靳先涛，肖传亮，彭克，等 . 基于分散复杂自适应体系的配电网功率自平衡优化控制［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 12 ）： 101 - 109 .

JIN Xiantao ， XIAO Chuanliang ， PENG Ke ， et al . Optimal control of power self-balancing for distribution network based on decentralized complex adaptive system of systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 12 ）： 101 - 109 .

张波，张永康，孙英钧，等 . 考虑光伏度电成本的配电网数据-知识驱动优化调控策略［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 18 ）： 74 - 82 .

ZHANG Bo ， ZHANG Yongkang ， SUN Yingjun ， et al . Data-knowledge-driven optimal dispatch and control strategy for distribution network considering photovoltaic levelized cost of energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 18 ）： 74 - 82 .

张从越，窦晓波，张章，等 . 基于变流器统一结构模型的光伏高渗透配电网鲁棒自适应动态电压控制［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 22 ）： 7306 - 7317 .

ZHANG Congyue ， DOU Xiaobo ， ZHANG Zhang ， et al . Robust adaptive dynamic voltage control for PV high-penetration distribution network based on unified structure model of convertors ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 22 ）： 7306 - 7317 .

曾瑶，徐玉韬，熊炜，等 . 计及DSTATCOM和并网逆变器协同的高比例分布式光伏配电网鲁棒控制策略［J］. 广东电力， 2024 ， 37 （ 6 ）： 1 - 10 .

ZENG Yao ， XU Yutao ， XIONG Wei ， et al . Robust control strategy for high-proportion distributed photovoltaic distribution network considering coordination of DSTATCOM and grid-connected inverters ［J］. Guangdong Electric Power ， 2024 ， 37 （ 6 ）： 1 - 10 .

唐成虹，董存，戴睿鹏，等 . 基于模型预测控制的光伏场站快速协同无功电压控制［J］. 电力系统保护与控制， 2023 ， 51 （ 17 ）： 80 - 90 .

TANG Chenghong ， DONG Cun ， DAI Ruipeng ， et al . Fast cooperative reactive voltage control for photovoltaic stations based on model predictive control ［J］. Power System Protection and Control ， 2023 ， 51 （ 17 ）： 80 - 90 .

OLIVIER F ， ARISTIDOU P ， ERNST D ， et al . Active management of low-voltage networks for mitigating overvoltages due to photovoltaic units ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2016 ， 7 （ 2 ）： 926 - 936 .

王力成，杨宇，杨晓东，等 . 考虑非完美通讯的高光伏渗透率配电网实时电压协同控制［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 11 ）： 4027 - 4039 .

WANG Licheng ， YANG Yu ， YANG Xiaodong ， et al . Real-time voltage cooperative control in distribution networks with high photovoltaic penetration considering imperfect communication ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 11 ）： 4027 - 4039 .

朱卫卫，朱清，高文森，等 . 基于5G通信时延的配电网馈线自动化切换方法［J］. 综合智慧能源， 2024 ， 46 （ 5 ）： 1 - 11 .

ZHU Weiwei ， ZHU Qing ， GAO Wensen ， et al . Switching method for distribution network feeder automation system based on 5G communication delay ［J］. Integrated Intelligent Energy ， 2024 ， 46 （ 5 ）： 1 - 11 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Voltage control strategy for DC microgrid based on adaptive PI controller

Key technologies of the evaluation on distributed wind-storage systems' frequency and voltage regulation capacities

Research on characteristics of solar power technology

《Chinese Optics》1-6（Vol.6） 2013（Bimonthly） Contents

Related Author

WU Xiaotao

TAN Chao

WANG Guobo

ZHAO Changwei

WANG Hui

GU Zhicheng

LIU Xubin

ZHU Guangming

Related Institution

No.710 R&D Institute,CSIC

College of Electrical Engineering and New Energy, China Three Gorges University

Beijing Zhongdian Anzhi Company Limited

Chengdong Power Supply Branch of State Grid Tianjin Electric Power Company

China Energy Engineering Group Tianjin Electric Power Design Institute Company Limited

AI脑图

AI问答

⁰