选择这些来源是因为它们对四个问题中的一个做出了贡献:限制光伏利用率的电气机制、可用于缓解该机制的电池或电动汽车服务、管理该服务的控制约束,以及支持转移至运行阶段的证据。选择过程考虑了方法论细节、与配电/PCC边界的相关性,以及模型、实验室和现场结果之间的区别。标准和原始项目报告被用于合规性定义和部署证据;电池实验被用于老化和纹波主张。综述提供了背景信息,而非对控制器的独立验证。 证据库包括2015年之前的奠基性研究以及2026年6月之后的针对性近期出版物。当这些来源确立了物理机制、测量定义、实验电池响应或直接相关的系统比较时,它们将被保留。因此,出版日期并不遵循补充OpenAlex检查的更窄时间窗口。历史数据库查询日志未被保留,因此引用的文献无法分配回顾性的特定数据库筛选流程。因此,IEEE Xplore、Sc的是、Web of Science和ScienceDirect未被报告为可复现搜索的数据库集。不涉及网格接口影响且应用无关的纯材料研究不在综述范围内。
配电级光伏主要通过电力电子逆变器接入,因此可用的可再生能源输出取决于可用辐照度和允许的逆变器/网络运行区域。在低渗透率下,并网光伏逆变器通常被表示为工作在接近单位功率因数的受控电流源。当反向功率流、电压升高、弱电网同步、逆变器电流饱和或谐波交互成为约束条件时,这种简化就不再适用。报告的影响还随相连接和馈线拓扑结构而变化,特别是在单相光伏改变局部电压和相平衡的情况下[59,60]. 传统的接入容量研究已经表明,馈线位置和网络电压控制可以改变可接入的发电量 [1];年度持续时间法进一步证明,当需要为了遵守电压限制而进行限电时,已安装的光伏容量和年度可用光伏能量并不等同 [2]。对于可再生能源评估而言,相关的量化指标是可行电气包络线内输送的太阳能,而非仅仅是额定渗透率。 大多数现有的分布式光伏(PV)运行在跟网模式下。逆变器通过锁相环(PLL)等方式与并网点(PCC)电压同步,同时最大功率点跟踪和直流母线控制决定了可用的有功功率指令。在强馈线中,这种架构已非常成熟,但在弱馈线中,同步动态、电流限制、馈线阻抗和保护之间的相互作用可能会变得十分重要。因此,构网型(GFM)控制正受到关注,因为它能提供类似电压源的响应并改善电压/频率支撑,然而弱网稳定性无法仅从单一基准或无约束的逆变器模型中推断出来[61]。GFM逆变器仍受限于半导体电流、直流侧能量、热限制、滤波器设计以及穿越/保护要求。虚拟同步发电机研究为阻尼和电网支持行为提供了额外的变流器控制基准[62],而光伏变流器研究表明,直流侧功率解耦设计也会影响可实现的运行包络线[63]。当目标是在应力运行条件下保持光伏发电时,这些限制至关重要。 电压管理研究已从固定功率因数转向自主电压-无功/电压-有功特性以及协调的有功/无功控制。局部无功控制无需持续通信即可降低过电压,馈线研究表明其效益对网络阻抗和逆变器能力具有敏感性[64,65]。协调限电、光储能量管理和高渗透率光伏馈线模型进一步表明,所选的控制边界会改变表观接纳效益[66,67,68,69,70]。分层协调方案可以在馈线范围内更具选择性地分配无功功率、削减量、分接头动作和储能[38,41]。其主要优势在于系统感知能力;主要缺点是对网络模型、测量、通信和预定义备用状态的依赖。无功支持也并非免费。在光伏输出接近最大值时,变流器的视在功率限制会减少可用除非逆变器容量过大或有功功率被削减,否则存在余量,而额外的无功电流会增加馈线损耗和变流器温度。这些约束解释了为什么协调储能和逆变器研究必须结合其假设的变压器分接控制、馈线模型和设备额定值来解读,而不能仅通过电压偏差来判断[ headroom unless the inverter is oversized or active power is curtailed, and additional reactive current can increase feeder loss and converter temperature. These constraints explain why coordinated storage and inverter studies must be interpreted with their assumed tap control, feeder model, and device rating rather than through voltage deviation alone [6,9,10]. 光伏消纳边界并非纯粹的基础频率电压问题。实验验证表明,预先存在的谐波电压畸变会降低消纳能力[3];针对高光伏城市和畸变配电网的研究进一步表明,谐波传播取决于相位分配、背景畸变、变流器频谱以及频率相关的馈线阻抗[4,5]。光伏系统可以在满足本地设备测试的同时,使聚合馈线仍接近PCC畸变限制。当用户注入与上游背景畸变并存时,源归属方法变得至关重要[71]。这些发现证明,应将谐波裕度、谐振和测量带宽视为可再生能源并网约束,而非设计后的电能质量检查。 综合来看,近期光伏控制的发展揭示了一种反复出现的权衡。自主变流器功能可扩展且响应快,但对系统级约束的了解有限;协调控制能更高效地利用网络灵敏度,但会引入通信和模型依赖;储能可以回收削减的能量,但会消耗有限的荷电状态和寿命;主动滤波可以在改善波形质量的同时竞争变流器电流。每种方法都通过额外的可用的光伏能源在这些物理限制被体现之后,它才能实现,而不仅仅是通过电压改善。
3.2. 电动汽车需求与移动电池灵活性
电动汽车的整合通过需求时机、逆变器排放、相位负载和双向灵活性改变了光伏的运行包络线。第一个影响是时间性的。白天的办公场所或目的地充电可以吸收本地光伏发电并减少反向功率流,而同步的晚间充电则可能增加馈线峰值需求、电压降、变压器负载和损耗。读档模型、智能充电研究和办公充电分析表明,在评估这些影响时,必须明确表示充电重合度、连接位置和用户行为[72,73,74,75]. 早期光伏-车辆到电网(PV–V2G)研究表明,当充电窗口与可再生能源发电曲线重叠时,配备屋顶光伏和双向充电车辆的停车设施可以提升配电容量或降低峰值需求[7,36]。这些效益取决于车辆在场情况、充电器额定功率、驾驶员能源需求以及馈线约束的位置。 第二个影响与转换器相关。电动汽车充电器是非线性电力电子负载,其电流频谱在不同充电技术或运行点下并非固定不变。现代主动前端充电器相比被动整流接口能实现显著更好的功率因数和更低的低次谐波失真,但馈线级的电能质量仍取决于聚合效应、电网强度、背景电压失真和充电状态[76,77]。测量结果表明,充电过程中谐波电流失真会随电池荷电状态(SOC)的变化而改变[46];概率性馈线研究同样表明,电动汽车和非线性负载的不确定性改变了电能质量结果的分布,而非产生单一的确定性畸变值[ %%]。对于住宅网络,单相充电器分配也会导致相位不平衡和中性线负载问题变得重要,即使三相聚合功率看起来是可以接受的。33]. For residential networks, single-phase charger allocation also makes phase unbalance and neutral loading relevant even when three-phase aggregate power appears acceptable. 智能充电利用这种需求灵活性,而无需从车辆电池中导出能量。通过将充电时间避开受限时段或转向本地太阳能发电时段,调度可以减少同时需求并改善电压状况[73]。V2G通过允许有功功率输出,以及在充电器允许的情况下提供无功功率支持,扩展了可控范围。聚合器方案协调多辆车提供电网服务,同时兼顾充电成本或可用性目标[8,78,79] 实时电压控制研究利用电动汽车的有功和无功灵活性来减少电压偏差 [80,81,82,83,84],而分布式模型预测控制则利用无功V2G来协调多个资源,无需依赖单一的中央优化步骤 [39]。扰动观测器模型预测控制和电压/无功特性设计延续了这一趋势,旨在实现更快速的逆变器感知支持 [42,85]. 然而,电气能力并不等同于可靠的灵活性。车辆可能会断开连接,用户要求的出发SOC可能具有约束性,可能无法使用双向充电器,或者在没有补偿的情况下,额外的电池吞吐量可能无法接受。配电系统影响评估和有序充电研究将连接不确定性、充电协调和网络运行条件确定为关键的建模输入[86,87,88,89,90] 规划与调度研究进一步表明,网络重构、随机需求、多性向调度以及协调充电/储能决策会改变可行的服务窗口 [91,92,93,94,95,96] 基础设施规划和太阳能充电研究揭示了移动储能的转换与选址权衡 [97,98] 生命周期和二次利用研究增加了化学特性、再利用和退化约束 [99,100,101,102],而调度研究则展示了服务时间表如何决定电池吞吐量和交付的电网价值 [103,104,105]. 可再生能源措施是指在考虑充电/放电损耗、电池吞吐量、移动性约束以及电网瓶颈时间点之后,额外吸收或输送的PV能量,或避免的弃电量。这一区分防止了V2G在仅以高生命周期成本转移能量时,被错误地计入可再生能源消纳价值。 实验证据支持了基于变流器的电动汽车支持技术的实施可行性,但也揭示了验证方面的差距。一款三相离网充电器原型已展示了实际的电网电压调节能力[48],而主动谐波抑制控制则表明充电器变流器能够参与波形支持[40]。目前的现场项目已将证据从单一设备的实验室工作扩展到更广泛的领域:澳大利亚电动汽车到电网服务(REVS)试验涉及51辆通过双向充电器连接的电动汽车[50],并且Sciurus项目在英国(UK)部署了300多台国内V2G单元[106]。这些示范表明,聚合V2G已不再纯粹是一个模拟概念,同时也暴露了互操作性、客户参与、计量、通信以及特定司法管辖区的市场限制。对于光伏丰富的馈线,电动汽车的灵活性最好被视为一种有界、概率性的资源,而非保证的储能。