电力系统查缺补漏

1. 电力系统总体架构

flowchart TB
  A[一次能源]
  B[发电
火/水/核/风/光/储能逆变]
  C[送出/升压站
提升到高压/特高压]
  D[主网输电线路
交流/UHV、直流/HVDC]
  E[主网变电站
500/220/110/66/35kV]
  F[配电站母线
20/10/6kV]
  G[馈线 → 开闭所/环网柜/分段]
  H[配电变压器
10/20/6kV → 0.4kV]
  I[低压用户 0.4kV / 专变高压用户 10/35kV直受]

  A --> B --> C --> D --> E --> F --> G --> H --> I

  subgraph 配电侧并网
    PV[分布式光伏/风电（屋顶/园区）
0.4kV或10kV并网 → 本地优先 → 余电上网/逆潮流]
    BESS[配电侧储能 BESS
0.4/10kV并网 ↔ 双向充放：削峰填谷/电压支撑/事故备用]
  end

  PV -- 接入 --> F
  BESS -- 接入/支撑 --> F

要点：

• “站-线-变-柜-表”是配网视角下常见对象链条。
• 母线是站/柜内的“汇流节点”（不是线路）；馈线是母线对外出线。
• 专变（大工业/数据中心等）可在 10/35kV 直接受电。

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2. 源-网-荷-储一图懂

[ 源 ] 发电与可再生+储能逆变
   → 供给有功/无功、调峰调频、出力不确定
        │
        ▼
[ 网 ] 输配电网络（站-线-变-开关-保护）
   → 容量/电压/潮流/继保/可靠性
        │
        ▼
[ 荷 ] 用电侧（居民/工商业/大工业/新型负荷）
   → 负荷曲线/峰谷/弹性与需求响应
        ▲
        │
[ 储 ] 储能（抽蓄/电化学/V2G等）
   → 吸收富余/削峰填谷/支撑电压与频率

角色	定义	典型对象	关键指标	常见控制/约束
源（Source）	发电与可注入功率的资源	火电、水电、核电、风电、光伏、储能放电、V2G	有功 P、爬坡率、最小技术出力、出力预测误差	AGC/调频、出力限额、并网规范、功率因数
网（Grid）	输配电网络	线路、变电站、母线、馈线、配变、环网柜	载流率、潮流、短路电流、电压合格率、线损	N-1、继保定值、AVC 无功电压控制、区段限额
荷（Load）	用电需求	居民、工商业、大工业、充电桩	负荷曲线、峰谷差、功率因数、需量	需求响应、错峰、合同需量、容量电价
储（Storage）	可双向调节的“缓冲器”	抽蓄、电池储能、热储能、车网互动	充/放功率、SOC、往返效率、时长 h	调峰/调频、削峰填谷、黑启动、备用

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3. 分布式并网典型拓扑（含双向计量/逆潮流）

   10kV馈线 ──→ 环网柜/开闭所 ──→ 配变(10/0.4kV) ──→ 台区低压母线
                                                       │
                                          ┌────────────┴────────────┐
                                          │                         │
                                   用户表（正/反向）          屋顶光伏+并网逆变
                                          │                         │
                                          └─────── 双向潮流 ────────┘
说明：晴天中午光伏>本地负荷 → 低压侧出现反向功率 → 经配变向上“顶电压/逆潮流”

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4. 关键术语速查（中英对照）

术语	英文	一句话解释
母线	Busbar	站/柜内同电压的“汇流排”，是节点，不是线路
馈线	Feeder	从配电母线引出的对外线路（10/20/6kV）
配电站	Distribution Substation	把高压降到中压，分配到多条馈线
配变	Distribution Transformer	把中压降到0.4kV（台区变/箱变/杆上变）
逆潮流	Reverse Power Flow	用户/台区向上级电网“倒送电”的现象
防孤岛	Anti-Islanding	外网失电时快速切离DG，防局部“带电孤岛”
无功	Reactive Power (Q)	不做功但支撑电压（单位：kvar）
视在功率	Apparent Power (S)	S²=P²+Q²，单位：kVA
功率因数	Power Factor (PF)	PF=P/S，越高线路越省损耗
AVC/AGC	Auto Voltage/Generation Control	自动电压/出力控制
DMS	Distribution Management System	配电网能量/故障/电压管理平台
VPP	Virtual Power Plant	聚合分布式源/储/荷统一调度的“虚拟电厂”

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5. 单位与换算（常见误区加粗标注）

量纲	常见单位	含义	换算/公式
功率	W, kW, MW, GW	瞬时能量转换速率（电气有功，P）	1 kW = 1000 W
电能/电量	Wh, kWh, MWh, GWh	能量 = 功率 × 时间；计费常用	1 MWh = 1000 kWh
视在功率	VA, kVA, MVA	S = √(P² + Q²)，交流系统设备容量	1 kVA = 1000 VA
无功功率	var, kvar, Mvar	交流磁场/电场能量往返（Q）	功率因数 PF = P / S
电压等级	V, kV	电位差；常说 10 kV / 110 kV 等	1 kV = 1000 V
电流	A, kA	电荷流动速率（I）	1 kA = 1000 A
频率	Hz	交流每秒周期数；中国常用 50 Hz	—
能效/比率	kWh/kW, kWh/m²·d	满发小时 / 比能产、辐照比等	满发小时 = 年发电量 / 装机 (kW)

功率 vs 电能

• 功率（P）：瞬时快慢 → W、kW、MW、GW
• 电能（E）：累计多少 → Wh、kWh、MWh、GWh
• 常见误区：kW ≠ kWh；MW·h写作MWh（不加点号）

典型换算

• 1 kW = 1000 W
• 1 MW = 1000 kW
• 1 kWh = 1000 Wh
• 年电量估算：平均功率(kW) × 时间(h) = kWh 例：100 kW 连续运行 10 小时 → 1000 kWh = 1 MWh

有功/无功/视在功率

• P（kW）做有用功；Q（kvar）支撑电压；S（kVA）设备容量
• 三角关系：S² = P² + Q²；PF = P/S（常见目标 ≥ 0.9）

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6. 电压等级与典型设施对照表

层级	常见电压	典型设施	说明
特/超高压	±800/1100kV DC；1000kV AC	远距离输电通道	跨区大送出/互联
高压主网	500/220/110/66/35kV	主网变电站、输电线路	站-线-站输电，远距离/区域输电与分配
配电中压	20/10/6kV	配电站母线、馈线、环网柜、开闭所	城乡配网骨干
低压	0.4kV（单相0.23kV）	台区、居民/商服	“最后一公里”
专变直受	10/35kV	大工业/数据中心自建配电房	直接高压受电

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7. 分布式并网：逆潮流与防护要点

• 就地消纳优先：先满足本地负荷，富余再外送或充电到储能

• 逆潮流风险：配变高电压、馈线段越限、继保配合受影响

• 常见治理：

  1. 逆变器无功/电压-无功下垂支撑
  2. 储能吸纳富余（削峰）
  3. 动态无功补偿（SVG/STATCOM）、电容投切
  4. 逆功率保护与防孤岛（失压/失频快速切离）

• 动作门限/时限：以当地并网规范或并网批复技术条款为准（不同省网/场景参数不同）

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8. 出力预测 vs 负荷预测（方法对照）

类别	光伏/风电出力预测	负荷预测	优势/短板
统计/时序（ARIMA/季节模型）	历史功率序列；晴天规律性好	短期滚动好；遇节假日/突发退化	简洁高效；难引入多因素
机器学习（SVM/RF/XGB）	气象+历史功率多变量拟合	气温/湿度/日类型等多特征建模	抗非线性；调参与数据依赖
深度学习（LSTM/Transformer）	捕捉时序+非线性/不确定性	近年主流，精度高	算力与数据要求高，需防过拟合
混合/集成	物理+数据驱动、残差校正	ARIMA+LSTM 等叠加/Stacking	抗异常、泛化更好；实现复杂

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