随着传统能源的紧缺与电力需求的不断增长,能源开发结构日益趋向多元化,光伏(photocoltaic,PV)作为一种清洁可再生能源,已成为主要的能源发展方向之一。分布式光伏规模化接入配电网后,促使配电网中光伏发电比例不断提高,改变了传统配电网的单向潮流流向特性,使配电网过电压问题愈发严重,影响配电网的安全稳定与经济运行。此外,高比例分布式光伏规模较大、位置分散、数量众多、出力具有不确定性,这些特点极大地增加了配电网电压控制的复杂程度,对配电网的安全稳定与经济调度提出了新的挑战。本文针对上述问题,开展了相应的电压控制与优化调度研究工作:(1)建立无功/有功平衡度指标与区内节点耦合度指标,结合模块度函数指标,提出了一种基于改进模块度函数的集群划分算法,以此对含高比例分布式光伏的配电网进行无功与有功两个层面的集群划分。在光伏集群划分的基础上,基于光伏逆变器有功与无功的控制能力,提出“先无功后有功”的电压控制策略,在各集群内部通过控制关键光伏节点调节关键负荷节点的电压,从而实时控制电压。(2)提出了一种日前最优调度与实时控制相结合的配电网两层优化调度策略。其中,上层根据光伏出力与负荷需求的预测结果,利用改进的模块度函数对配电网进行集群划分,在此基础上以配电网运行成本最低为目标制定配电网日前最优调度计划。下层在日前调度计划与集群划分的基础上,利用配电网实时运行数据,以最大化追踪日前调度计划为目标制定集群内实时电压控制策略,实现对含高比例分布式光伏的配电网实时电压控制,以此完成实时电压控制与日前最优调度相结合,实现不同时间尺度下调度手段的配合。(3)针对高比例分布式光伏出力的波动性、随机性给电力系统电压控制与优化调度带来的困难与挑战,提出了一种计及光伏出力不确定性与集群划分的配电网双层优化调度策略。在利益主体并行优化层,利用改进的模块度函数对配电网进行集群划分,将光伏所有者分为PV无功、有功利益主体,与电力公司利益主体结合形成配电网多利益主体。针对PV无功/有功利益主体内,分别提出基于博弈论的光伏鲁棒优化调度模型;针对电力公司利益主体,提出基于二阶锥规划的优化调度模型,采用并行计算方法求解各利益主体的调度模型。在利益主体博弈优化层,针对各利益主体建立非合作博弈协调模型,并采用迭代搜索法求解Nash均衡点,实现各利益主体之间协调优化,以此实现考虑光伏出力不确定性条件下的配电网优化调度。(4)针对配电网中存在的多重不确定性对配电网经济调度带来的问题,提出了计及源-荷与集群划分多重不确定性的配电网三层优化调度策略。在集群动态调整层,通过集群动态调整对配电网中各利益主体划分进行更新,并将利益主体划分结果输送至利益主体并行优化层;在利益主体并行优化层,针对PV有功/无功利益主体建立考虑源-荷不确定性的集群内两阶段鲁棒优化模型,针对电力公司利益主体建立考虑网络优化重构的配电网线性优化调度模型,对各利益主体调度模型并行优化,快速得到各利益主体优化结果,并将优化结果输送至利益主体博弈优化层;在利益主体博弈优化层,交换各利益主体的优化结果并返还至集群动态调整层与利益主体并行优化层进行下一代优化计算,当集群划分结果与各利益主体内调节费用不再发生改变时,即为本策略下最优调度方案。所提策略能克服基于博弈论的鲁棒优化模型中只能对单一不确定性建模的局限性,解决源-荷不确定性及网络拓扑变化带来的集群划分不确定性问题,实现配电网中多种调压装置与网络拓扑变化的协调优化,快速地得到配电网的经济调度方案。本文提出的基于集群划分的配电网电压控制与优化调度方法为解决高比例分布式光伏接入配电网后产生的过电压控制以及经济调度问题提供理论参考,对高比例分布式光伏的友好并网、实现电网与光伏的长久协调发展以及未来电力系统的创新型运作管理方式等具有重要参考价值。