【精彩论文】兼顾网损优化效益与投资成本的SNOP容量规划方法

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何英静，沈舒仪

 国网浙江省电力有限公司经济技术研究院

何东

国网浙江省电力有限公司信息通信分公司

引文信息

何英静, 沈舒仪, 何东, 等. 兼顾网损优化效益与投资成本的SNOP容量规划方法[J]. 中国电力, 2020, 53(4): 32-40.

HE Yingjing, SHEN Shuyi, HE Dong, et al. A snop capacity planning method considering network-loss optimization benefit and investment cost[J]. Electric Power, 2020, 53(4): 32-40.

研究背景

配电网络在终端电力供应中起着至关重要的作用，而随着当前电网技术快速发展，传统配电网络固定拓扑结构及有限控制方法等缺点日益凸显。当前分布式能源已广泛集成到配电系统中，但其存在的波动性和间歇性问题会引起反向功率及网络阻塞等问题，此时传统配电网络由于调控手段有限难以解决上述问题。考虑到传统配电网运行灵活程度较低，应用以柔性开关（SNOP）为代表的新型电力电子技术提高配电网主动调控能力已成为重要技术途径。

论文所解决的问题及意义

当前国内外针对SNOP技术应用及容量优化问题研究已较为成熟，但SNOP成本及收益因素问题并未得到充分考虑。针对以上问题，文章提出了不同安装位置及SNOP容量的降损收益计算方法；并对SNOP成本容量关系进行分析，综合考虑SNOP成本收益平衡，给出SNOP最优安装位置与容量配置规划方案，通过测试系统验证方法有效性。文章提出的容量规划方法对于SNOP在配电网中的实际安装规划具有一定参考价值。

论文重点内容

SNOP主要安装在联络节点处以代替传统联络开关，相当于在节点两侧接入两个有功功率反向的功率注入源，以实现联络节点两侧有功功率的转移。在此基础上，文章根据节点注入功率形式的网损表达式、网损优化效益模型和SNOP全时间序列运行情景，利用内点法得出全时间序列SNOP网损收益函数及曲线和年度电能损耗降低值计算公式。以模块化多电平换流器拓扑结构为依据，建立SNOP中电力电子器件成本随容量增长的计算公式。综合SNOP基本成本和容量成本，给出了SNOP成本容量计算方法和相应曲线，同时还提出了SNOP设备运行损耗估算公式。

图1  成本容量曲线

关于优化部分，文章综合考虑电价和SNOP全寿命周期内的降损收益，给出了特定联络开关位置处SNOP容量收益函数和曲线：

图2  SNOP容量-收益曲线

经过研究后发现收益曲线随SNOP容量增加而趋于饱和，这是由于电网降损效果存在限值，过高SNOP容量反而存在浪费，从而影响SNOP规划的经济性。根据以上分析，文章将最优规划方案表示为求解净收益的最值问题，提出了兼顾网损优化效益与投资成本的SNOP容量规划方法。最优规划过程中考虑到SNOP容量固定投资成本极高且SNOP往往配置于联络开关处，在大多数情况下系统中仅安装一个SNOP比安装多个SNOP更为有利，因此将优化步骤分解为以下两步：

（1）计算联络开关处单个SNOP最佳容量；

（2）通过比较不同联络开关位置方案，确定SNOP最佳位置。

算例分析部分采用IEEE-33节点系统验证该优化方法，通过仿真得出不同位置处SNOP年度容量收益曲线，验证文章方法的合理性和有效性。

图3  测试系统下不同位置容量SNOP净收益曲线

研究结论

通过将降损优化问题与潮流计算相结合，对不同SNOP选址与容量的全年降损收益进行评估，并根据拓扑结构分析SNOP成本与容量之间的关系。最后兼顾成本与收益，给出SNOP容量有效规划方案，仿真结果发现SNOP将降损收益随SNOP容量增加将趋于饱和，且SNOP高投资运行成本是多SNOP规划的主要制约因素。文章方法解决了SNOP容量位置规划问题，有效提高SNOP实际应用效益，具有一定的参考价值。

主要作者介绍

第一作者：何英静，女，高级工程师，从事电网规划研究。 

E-mail: [e-mail]。

第二作者：沈舒仪，女，工程师，从事电网规划研究。

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第三作者：何东，男，工程师，从事电力大数据分析研究。

E-mail: [e-mail]。

团队介绍

浙江省经研院何英静团队由多位经验丰富的高级工程技术人员和硕博士学位人员组成，主要从事于电网规划、系统一次设计及电力系统分析研究，在电力系统规划设计领域具有深厚的专业基础和系统的专门知识，长期致力于输配电网规划专题研究和相关科技项目的研究，承担并完成了多项国网总部科技项目和省公司科技项目：高比例清洁能源下未来电网形态、演化机理研究，配电网规划适应性评估技术研究与应用，输配电网自适应动态评估方法、评估体系研究与应用，适应清洁能源示范省建设的电网综合节能体系研究，适应电力体制改革的电网规划、投资和发购电优化关键技术研究与应用，曾获得国网浙江省电力公司有限公司科学技术进步奖二等奖、浙江省优秀工程咨询成果一等奖等奖项。

 往期回顾 

编辑：杨彪

审核：许晓艳

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