计及边际贡献的新能源场站分布式调相机投资收益评估方法

SUO Zhiwen; LI Hui; WANG Zhidong; JIANG Weiyong; WANG Fei

doi:10.7500/AEPS20240525003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

计及边际贡献的新能源场站分布式调相机投资收益评估方法

Special Topic on Stable Operation and DC Transmission Technology for Large-Scale Renewable Energy Bases | 更新时间：2025-06-16

- 计及边际贡献的新能源场站分布式调相机投资收益评估方法
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 8, Pages: 66-75(2025)
- 作者机构：
  
  国网经济技术研究院有限公司，北京市102209
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5100-202356012A-1-1-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20240525003
  CLC：
- Received：25 May 2024，
  
  Revised：2024-10-18，
  
  Published Online：06 November 2024，
  
  Published：25 April 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
索之闻,李晖,王智冬等.计及边际贡献的新能源场站分布式调相机投资收益评估方法[J].电力系统自动化,2025,49(8):66-75.

SUO Zhiwen,LI Hui,WANG Zhidong,et al.Evaluation Method for Investment Revenue of Distributed Synchronous Condensers in Renewable Energy Station Considering Marginal Contribution[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(8):66-75.
索之闻,李晖,王智冬等.计及边际贡献的新能源场站分布式调相机投资收益评估方法[J].电力系统自动化,2025,49(8):66-75. DOI： 10.7500/AEPS20240525003.

SUO Zhiwen,LI Hui,WANG Zhidong,et al.Evaluation Method for Investment Revenue of Distributed Synchronous Condensers in Renewable Energy Station Considering Marginal Contribution[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(8):66-75. DOI： 10.7500/AEPS20240525003.

摘要

近年来，分布式调相机（DSC）在大规模新能源外送工程中得到了推广应用，显著提升了新能源发电效率与系统安全稳定水平。然而，在当前市场环境下，DSC工程投资收益差异显著，在一定程度上制约了DSC的应用。针对上述问题，提出了计及边际贡献的新能源场站DSC投资收益评估方法。首先，从提升新能源发电量、提供辅助服务等方面，厘清了当前市场环境下DSC的投资回收渠道与获益方式。其次，通过量化评估DSC对近区新能源发电能力提升的边际贡献，基于Shapley值法对DSC增发电量收益进行分摊。然后，基于全寿命周期成本对不同主体投资DSC的投资运营成本和运营收益进行评估。最后，构建了大规模新能源直流外送试验系统，验证了所提投资收益评估方法的有效性，并提出了不同主体投资DSC的成本疏导建议。

Abstract

In recent years

the distributed synchronous condenser (DSC) has been widely applied in large-scale renewable energy transmission system projects

significantly improving the generation efficiency of renewable energy and the security and stability of power systems. However

in the current market environment

the investment income of DSC projects varies significantly

which restricts the application of DSCs to some extent. To address the above issues

the evaluation method for investment revenue of DSCs in renewable energy stations considering marginal contribution is proposed. Firstly

the investment recovery channels and benefit mechanisms of DSCs in the current market environment are clarified from the aspects of increasing the renewable energy generation and providing auxiliary services. Secondly

by quantitatively evaluating the marginal contribution of DSCs to the renewable energy power generation capability enhancement in the near region

the additional power generation revenue is allocated based on Shapley value method. Furthermore

based on the lifecycle cost

the investment and operation cost as well as the operation revenue of different entities investing in DSC are evaluated. Finally

a large-scale renewable energy DC transmission experimental system is constructed to validate the effectiveness of the proposed evaluation method for investment revenue

and the cost-sparing suggestions are proposed for different entities investing in DSC.

关键词

Keywords

references

钟祖浩，文云峰，叶希，等 . 多类型资源协调的“双高”送端电网频率紧急控制策略［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 9 ）： 3801 - 3811 .

ZHONG Zuhao ， WEN Yunfeng ， YE Xi ， et al . Emergency frequency control strategy for double-high sending-end grids with coordination of multiple resources ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 9 ）： 3801 - 3811 .

赵天骐，李秉芳，杨松浩，等 . 新能源场站分布式同步调相机暂态功角稳定性影响因素分析［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 16 ）： 114 - 122 .

ZHAO Tianqi ， LI Bingfang ， YANG Songhao ， et al . Analysis of influence factors for transient rotor-angle stability of distributed synchronous condensers in renewable energy stations ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 16 ）： 114 - 122 .

张鑫，刘飞，王世斌，等 . 提升特高压直流送端电网新能源消纳水平措施［J］. 电力系统及其自动化学报， 2022 ， 34 （ 6 ）： 135 - 141 .

ZHANG Xin ， LIU Fei ， WANG Shibin ， et al . Measures to improve the new energy consumption level of UHVDC sending-end power gird ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2022 ， 34 （ 6 ）： 135 - 141 .

沈广进，辛焕海，刘昕宇，等 . 大型新能源基地中调相机同步失稳机理与影响因素分析［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 20 ）： 100 - 108 .

SHEN Guangjin ， XIN Huanhai ， LIU Xinyu ， et al . Analysis on synchronization instability mechanism and influence factors for condenser in large-scale renewable energy base ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 20 ）： 100 - 108 .

郭强，李志强 . 同步调相机发展综述［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 15 ）： 6050 - 6064 .

GUO Qiang ， LI Zhiqiang . Summarization of synchronous condenser development ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 15 ）： 6050 - 6064 .

张建坡，孟凡，吴林林，等 . 基于电气参数加权占比的新能源场站分布式调相机容量配置研究［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 10 ）： 4185 - 4195 .

ZHANG Jianpo ， MENG Fan ， WU Linlin ， et al . Research on distributed condenser capacity configuration of new energy field station based on the weighted proportion of electrical parameters index ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 10 ）： 4185 - 4195 .

TIAN W T ， GONG J L ， LI Y J ， et al . Optimal configuration of distributed synchronous condenser for high-proportion renewable sending end power grid ［C］// 2022 IEEE 5th International Electrical and Energy Conference （CIEEC）， May 27-29 ， 2022 ， Nangjing， China .

ZHAO J Q ， ZHAO Z L ， ZHU Y L ， et al . Optimal configuration of synchronous condenser to suppress high voltage tripping of renewable energy generators in DC sending-end power system ［C］// 2021 IEEE 5th Conference on Energy Internet and Energy System Integration （EI2 ）， October 22-24 ， 2021 ， Taiyuan， China .

杨浩，刘虎，丁肇豪，等 . 计及短路比提升与暂态过电压抑制的含高比例风电送端电网两阶段式调相机优化配置［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 2 ）： 540 - 552 .

YANG Hao ， LIU Hu ， DING Zhaohao ， et al . Two-stage optimal configuration of condenser for high-proportion wind power sending-end power grid considering short circuit ratio increase and transient overvoltage suppression ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 2 ）： 540 - 552 .

刘铖，胥冬洋，武诚，等 . 考虑频率稳定约束的分布式调相机选址定容策略［J］. 电力建设， 2023 ， 44 （ 12 ）： 106 - 114 .

LIU Cheng ， XU Dongyang ， WU Cheng ， et al . Location and sizing strategy of distributed condensers considering frequency stability constraints ［J］. Electric Power Construction ， 2023 ， 44 （ 12 ）： 106 - 114 .

索之闻，李晖，张锋，等 . 高比例新能源直流送端系统分布式调相机优化配置［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 23 ）： 133 - 141 .

SUO Zhiwen ， LI Hui ， ZHANG Feng ， et al . Optimal configuration of a distributed synchronous condenser for an HVDC sending-end system with a high-proportion of renewable energy ［J］. Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 23 ）： 133 - 141 .

周莹坤，孙华东，徐式蕴，等 . 提升电网电压支撑强度的调相机优化配置方法［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 10 ）： 3848 - 3856 .

ZHOU Yingkun ， SUN Huadong ， XU Shiyun ， et al . Synchronous condenser optimized configuration scheme for power grid voltage strength improvement ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 10 ）： 3848 - 3856 .

索之闻，刘建琴，蒋维勇，等 . 大规模新能源直流外送系统调相机配置研究［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 9 ）： 124 - 129 .

SUO Zhiwen ， LIU Jianqin ， JIANG Weiyong ， et al . Research on synchronous condenser configuration of large-scale renewable energy DC transmission system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 9 ）： 124 - 129 .

WANG Z S ， LI Q ， ZHAO T Q ， et al . Renewable energy consumption and economic analysis considering the short-circuit ratio lifting capacity of condenser ［C］// 2022 China International Conference on Electricity Distribution （CICED）， September 7-8 ， 2022 ， Changsha， China .

杜易达，王迩，谭忠富，等 . 电-碳-气-绿证市场耦合下的电氢耦合系统运行优化研究［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 8 ）： 3121 - 3135 .

DU Yida ， WANG Er ， TAN Zhongfu ， et al . Operation optimization of electro-hydrogen coupling system under coupling of electricity， carbon， gas and green card market ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 8 ）： 3121 - 3135 .

孙大雁，史新红，冯树海，等 . 全国统一电力市场环境下的电力辅助服务市场体系设计［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 4 ）： 13 - 24 .

SUN Dayan ， SHI Xinhong ， FENG Shuhai ， et al . Design of auxiliary service market system under national unified electricity market ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 4 ）： 13 - 24 .

华北区域电力辅助服务管理实施细则：华北监能市场［EB/OL］.［ 2024-05-16 ］. https：//hbj.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202309/t20230925_120354.html https://hbj.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202309/t20230925_120354.html .

Implementation rules for the management of electric power auxiliary services in the north China region ［EB/OL］. ［ 2024-05-16 ］. https：//hbj.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202309/t20230925_120354.html https://hbj.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202309/t20230925_120354.html .

东北区域电力辅助服务管理实施细则：东北监能市场［EB/OL］.［ 2024-05-16 ］. https：//dbj.nea.gov.cn/hdhy/dczj/202402/t20240212_256472.html https://dbj.nea.gov.cn/hdhy/dczj/202402/t20240212_256472.html .

Implementation rules for the management of electric power auxiliary services in the northeast China region ［EB/OL］. ［ 2024-05-16 ］. https：//dbj.nea.gov.cn/hdhy/dczj/202402/t20240212_256472.html https://dbj.nea.gov.cn/hdhy/dczj/202402/t20240212_256472.html .

华中区域电力辅助服务管理实施细则：华中监能市场［EB/OL］.［ 2024-05-16 ］. https：//hzj.nea.gov.cn/xxgk/zcfg/202401/t20240125_230766.html https://hzj.nea.gov.cn/xxgk/zcfg/202401/t20240125_230766.html .

Implementation rules for the management of electric power auxiliary services in the central China region ［EB/OL］. ［ 2024-05-16 ］. https：//hzj.nea.gov.cn/xxgk/zcfg/202401/t20240125_230766.html https://hzj.nea.gov.cn/xxgk/zcfg/202401/t20240125_230766.html .

华东区域电力辅助服务管理实施细则：华东监能市场［EB/OL］.［ 2024-05-16 ］. https：//hdj.nea.gov.cn/xxgk/fdzdgknr/jgsx/scjhyjg/202402/t20240212_249098.html https://hdj.nea.gov.cn/xxgk/fdzdgknr/jgsx/scjhyjg/202402/t20240212_249098.html .

Implementation rules for the management of electric power auxiliary services in the east China region ［EB/OL］. ［ 2024-05-16 ］. https：//hdj.nea.gov.cn/xxgk/fdzdgknr/jgsx/scjhyjg/202402/t20240212_249098.html https://hdj.nea.gov.cn/xxgk/fdzdgknr/jgsx/scjhyjg/202402/t20240212_249098.html .

西北区域电力辅助服务管理实施细则：西北监能市场［EB/OL］.［ 2024-05-16 ］. https：//xbj.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202312/t20231214_220695.html https://xbj.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202312/t20231214_220695.html .

Implementation rules for the management of electric power auxiliary services in the northwest China region ［EB/OL］. ［ 2024-05-16 ］. https：//xbj.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202312/t20231214_220695.html https://xbj.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202312/t20231214_220695.html .

四川省电力辅助服务管理实施细则：川监能市场［EB/OL］.［ 2024-05-16 ］. https：//scb.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202403/P020240301582216887470.pdf https://scb.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202403/P020240301582216887470.pdf .

Implementation rules for the management of electric power auxiliary services in Sichuan province ［EB/OL］. ［ 2024-05-16 ］. https：//scb.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202403/P020240301582216887470.pdf https://scb.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202403/P020240301582216887470.pdf .

西藏电力辅助服务管理实施细则［EB/OL］.［ 2024-05-16 ］. https：//hzj.nea.gov.cn/dtyw/tzg g/202310/t20231021_165605.html https://hzj.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202310/t20231021_165605.html .

Detailed rules for the implementation of Xizang electric power auxiliary service management ［EB/OL］. ［ 2024-05-16 ］. https：//hzj.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202310/t20231021_165605.html https://hzj.nea.gov.cn/dtyw/tzgg/202310/t20231021_165605.html .

南方区域电力辅助服务管理实施细则：南方监能市场［EB/OL］.［ 2024-05-16 ］. https：//nfj.nea.gov.cn/xxgk/fdzdgknr/scjg/202402/t20240208_240258.html https://nfj.nea.gov.cn/xxgk/fdzdgknr/scjg/202402/t20240208_240258.html .

Implementation rules for the management of electric power auxiliary services in the south China region ［EB/OL］. ［ 2024-05-16 ］. https：//nfj.nea.gov.cn/xxgk/fdzdgknr/scjg/202402/t20240208_240258.html https://nfj.nea.gov.cn/xxgk/fdzdgknr/scjg/202402/t20240208_240258.html .

郑晨昕，江岳文 . 基于改进Shapley值的风电波动成本分摊策略［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 11 ）： 4387 - 4394 .

ZHENG Chenxin ， JIANG Yuewen . Wind power fluctuation cost allocation based on improved Shapley value ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 11 ）： 4387 - 4394 .

LEE W ， XIANG L ， SCHOBER R ， et al . Direct electricity trading in smart grid： a coalitional game analysis ［J］. IEEE Journal on Selected Areas in Communications ， 2014 ， 32 （ 7 ）： 1398 - 1411 .

王康达，张保会 . 远方集中式与就地分布式光伏供电经济性比较［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 16 ）： 179 - 186 .

WANG Kangda ， ZHANG Baohui . Economy comparison of distant ground photovoltaic stations and distributed photovoltaic stations ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 16 ）： 179 - 186 .

POLITANO D ， FROHLICH K . Calculation of stress-dependent life cycle costs of a substation subsystem—demonstrated for controlled energization of unloaded power transformers ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2006 ， 21 （ 4 ）： 2032 - 2038 .

柳璐，王和杰，程浩忠，等 . 基于全寿命周期成本的电力系统经济性评估方法［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 15 ）： 45 - 50 .

LIU Lu ， WANG Hejie ， CHENG Haozhong ， et al . Economic evaluation of power systems based on life cycle cost ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 15 ）： 45 - 50 .

秦绍基，林靖淳，张勇军，等 . 基于熵权自适应信息间隙决策的园区综合能源系统规划［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 10 ）： 4190 - 4203 .

QIN Shaoji ， LIN Jingchun ， ZHANG Yongjun ， et al . Comprehensive energy system planning of park based on entropy weight adaptive information gap decision ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 10 ）： 4190 - 4203 .

张蕴，王国栋，卢国强 . 世界最大规模新能源分布式调相机群在青海投运［N］. 科技日报， 2022-01-24 （3）.

ZHANG Yun ， WANG Guodong ， LU Guoqiang . The world's largest renewable energy distributed condenser group has been put into operation in Qinghai ［N］. Science and Technology Daily ， 2022-01-24 （3）.

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Multi-period Online Preventive Control Strategy for Power Grid with High Proportion of Renewable Energy Based on Reinforcement Learning

Droop Control Strategy of Renewable Energy Grid-connected System Based on Open-winding Wound Field Synchronous Motor Interface

Holomorphic Embedded Probabilistic Power Flow Calculation of AC/DC System Based on Sparse Polynomial Chaos Expansion

Related Author

LIU Xianchao

LI Guoqing

JIANG Tao

WANG Changjiang

ZHU Xueke

ZHU Jiebei

YU Lujie

GUO Li

Related Institution

Key Laboratory of Modern Power System Simulation and Control & Renewable Energy Technology, Ministry of Education (Northeast Electric Power University)

School of Electrical Automation and Information Engineering, Tianjin University

State Grid Suzhou Power Supply Company

Electric Power Research Institute of China Southern Power Grid Company Limited

State Grid Electric Power Research Institute (NARI Group Corporation)

⁰