SOP配電網(wǎng)柔性互聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

相對于配電二次系統(tǒng)的飛速發(fā)展，近年來智能配電網(wǎng)一次裝備技術(shù)的發(fā)展多集中在“源”、“荷”層面，在配電“網(wǎng)”層面可支持電網(wǎng)靈活調(diào)度與控制的一次裝備仍相對簡單和匱乏，其發(fā)展相對滯后，與傳統(tǒng)配電裝備相比缺少本質(zhì)上的革新與進(jìn)步。面向配電層面的智能軟開關(guān)（Soft Open Points，SOP）技術(shù)正引起新一次的研究熱潮。SOP技術(shù)旨在以可控電力電子變換器代替?zhèn)鹘y(tǒng)基于斷路器的饋線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，從而實現(xiàn)饋線間常態(tài)化柔性“軟連接”，能夠提供靈活、快速、精確的功率交換控制與潮流優(yōu)化能力。

1.基于SOP的配電網(wǎng)柔性互聯(lián)理念

與基于聯(lián)絡(luò)開關(guān)的常規(guī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接方式相比，SOP實現(xiàn)了饋線間常態(tài)化柔性互聯(lián)，避免了開關(guān)頻繁變位造成的安全隱患，大大提高了配網(wǎng)控制的靈活性和快速性，使配電網(wǎng)同時具備了開環(huán)運行與閉環(huán)運行的優(yōu)勢，并集中體現(xiàn)在：①調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)；②響應(yīng)速度更快；③動作成本更低；④故障影響更小。

圖1SOP接入位置

2.基于SOP的柔性互聯(lián)關(guān)鍵技術(shù)

隨著基于SOP的柔性互聯(lián)技術(shù)在配電系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)中的廣泛應(yīng)用，智能配電網(wǎng)將逐漸發(fā)展成為智能柔性供電網(wǎng)絡(luò)，使傳統(tǒng)配電裝備與技術(shù)體系發(fā)生根本性變化，并集中體現(xiàn)在運行優(yōu)化、故障恢復(fù)、優(yōu)化配置、以及裝備實現(xiàn)等幾個關(guān)鍵技術(shù)。

1）運行優(yōu)化技術(shù)

SOP通過準(zhǔn)確控制兩側(cè)有功功率交換、并根據(jù)需要向兩側(cè)分別提供無功補(bǔ)償來優(yōu)化全網(wǎng)潮流分布，能夠快速跟蹤分布式能源和負(fù)荷的動態(tài)變化，確保配網(wǎng)實時處在優(yōu)化的運行狀態(tài)。

2）故障恢復(fù)技術(shù)

更快的故障恢復(fù)速度是基于SOP的柔性互聯(lián)配電網(wǎng)的重要優(yōu)勢之一，與智能配電網(wǎng)的自愈特征高度契合。通過在故障發(fā)生后實施適當(dāng)?shù)目刂撇呗?，SOP能夠提供限制短路電流、快速供電恢復(fù)等關(guān)鍵能力。

3）優(yōu)化配置技術(shù)

SOP的建設(shè)投資和運行成本與其設(shè)備容量存在正相關(guān)，同時其對配網(wǎng)運行水平的提升效果有著明顯的邊際遞減效應(yīng)。因此，在實際應(yīng)用中希望能夠采用最為合理的SOP容量和布局來盡量降低建設(shè)和運行成本，實現(xiàn)綜合收益的最大化。

4）裝備實現(xiàn)技術(shù)

裝備拓?fù)湓O(shè)計與制造技術(shù)水平將直接決定SOP的投資成本和應(yīng)用性能，是柔性互聯(lián)技術(shù)推廣應(yīng)用中極為關(guān)鍵的一環(huán)。現(xiàn)有的電力電子器件往往無法在絕緣耐壓水平、最大載流量、開關(guān)頻率等方面同時滿足SOP的性能要求，使SOP理想拓?fù)潆y以實現(xiàn)。

3.基于SOP的柔性互聯(lián)技術(shù)應(yīng)用、發(fā)展與展望

智能配電網(wǎng)柔性互聯(lián)技術(shù)需要與系統(tǒng)多樣化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與運行模式相適應(yīng)，在常規(guī)饋線柔性互聯(lián)的基礎(chǔ)上，往往還需要滿足多線供電、多電壓等級供電、多級變電站互聯(lián)、儲能輔助調(diào)節(jié)等不同場景下的柔性互聯(lián)需求。這些特殊需求將使未來SOP在結(jié)構(gòu)與功能上逐漸多元化發(fā)展，如圖2所示。

圖2基于SOP的柔性互聯(lián)技術(shù)未來發(fā)展與應(yīng)用

1）多端柔性互聯(lián)技術(shù)

為了適應(yīng)多線供電場景下的柔性互聯(lián)需求，降低設(shè)備改造成本與工作量，在常規(guī)的雙端SOP的基礎(chǔ)上，能夠進(jìn)一步實現(xiàn)多條饋線柔性互聯(lián)的多端SOP將成為未來重要發(fā)展方向之一。

2）變電站間柔性互聯(lián)技術(shù)

柔性互聯(lián)使各變電站能夠根據(jù)運行狀態(tài)進(jìn)行主動負(fù)荷分配，以及在必要時由SOP提供精確無功補(bǔ)償，從而能夠充分利用各站點供電能力，優(yōu)化主變負(fù)載率水平，對重載站點來說能夠降低其運行風(fēng)險，對大容量輕載站點則可以提高資產(chǎn)利用率與運行經(jīng)濟(jì)性。

3）多電壓等級柔性互聯(lián)技術(shù)

多電壓等級饋線的柔性互聯(lián)能力將極大地提升SOP裝置在復(fù)雜配電網(wǎng)中的應(yīng)用靈活性與適用性，有助于充分發(fā)揮高電壓等級饋線的供電能力，強(qiáng)化SOP對相連饋線或站點間的相互支撐作用。

4）儲能聯(lián)合接入技術(shù)

通過SOP中的直流環(huán)節(jié)，蓄電池等各種能量型直流儲能元件能夠很方便的接入到配網(wǎng)中。利用SOP兩側(cè)的電力電子變換器實現(xiàn)儲能元件的充放電控制，從而使SOP在原有功率傳輸功能的基礎(chǔ)上進(jìn)一步具備了能量存儲功能，成為高度集成的綜合能量變換裝置。

4.結(jié)語

基于SOP的柔性互聯(lián)技術(shù)能夠為智能配電網(wǎng)運行控制能力問題提供富有針對性的解決方案，對智能配電技術(shù)的不斷發(fā)展和完善有著重要意義，相關(guān)研究正在國內(nèi)外廣泛開展。在未來，高性能電力電子技術(shù)的日趨成熟及單位容量成本的不斷下降將對SOP技術(shù)發(fā)展進(jìn)步形成有力推動，而配電系統(tǒng)重要性的不斷提升以及配電市場的進(jìn)一步完善將使SOP的技術(shù)價值得以充分發(fā)揮。智能配電網(wǎng)的市場化、多目標(biāo)、多場景、強(qiáng)不確定性和隨機(jī)性等復(fù)雜特征對SOP的運行優(yōu)化、故障恢復(fù)、優(yōu)化配置、裝備實現(xiàn)等問題均提出了巨大挑戰(zhàn)，盡快開展相關(guān)技術(shù)的研究與探索極為必要。與此同時，建議盡快選取一次網(wǎng)架堅強(qiáng)、二次系統(tǒng)完備的配電網(wǎng)開展相關(guān)示范工程建設(shè)，以驗證SOP接入系統(tǒng)后的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益。