跨區(qū)電網(wǎng)輸電交易中偏差電量處理方法

尚 超，丁堅(jiān)勇，謝 登，楊東俊，胡 婷

(1．武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，武漢市430072;2．國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，武漢市430077)

0 引 言

電力市場(chǎng)交易過(guò)程中，合同電量為電力交易合同中明確規(guī)定的電量，調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)合同給市場(chǎng)主體安排發(fā)、受電執(zhí)行計(jì)劃。但是，由于電力系統(tǒng)運(yùn)行的特殊性與復(fù)雜性，電網(wǎng)安全、機(jī)組工況、自動(dòng)控制設(shè)備以及人為因素等都會(huì)影響調(diào)度計(jì)劃的執(zhí)行，使得關(guān)口實(shí)際計(jì)量電量一般無(wú)法與合同電量或計(jì)劃電量保持一致，其差值即為偏差電量。偏差電量的處理是電力市場(chǎng)交易結(jié)算機(jī)制的核心問(wèn)題之一［1］，不同的偏差電量處理方法將直接導(dǎo)致結(jié)算電量及金額的不同，從而影響交易各方的經(jīng)濟(jì)利益。

跨區(qū)電網(wǎng)輸電交易著眼于區(qū)域大網(wǎng)間的電量交易，能夠充分發(fā)揮大電網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度的優(yōu)勢(shì)，為大水電、大火電、大可再生資源的跨區(qū)域、大容量輸送和配置提供可靠保障［2-5］。我國(guó)某特高壓線路自建成后跨區(qū)輸電交易頻繁，為“南北互供”、“水火互濟(jì)”發(fā)揮了良好的資源配置作用。由于該跨區(qū)電力交易結(jié)算主體多，調(diào)度運(yùn)行復(fù)雜，月度偏差電量經(jīng)常達(dá)到103萬(wàn)kW·h的數(shù)量級(jí)。雖然偏差電量不足總送電量的1%，但就其本身而言仍是一個(gè)較大的數(shù)值，已經(jīng)引起交易相關(guān)方的密切關(guān)注。加之目前普遍缺乏偏差電量的責(zé)任認(rèn)定措施，偏差電量的處理已成為該跨區(qū)交易中較為突出的問(wèn)題，如何制定科學(xué)合理的處理方法對(duì)跨區(qū)輸電交易市場(chǎng)的健康發(fā)展尤為重要。針對(duì)我國(guó)某特高壓跨區(qū)大電網(wǎng)當(dāng)前的經(jīng)營(yíng)體系及管理現(xiàn)狀，本文提出按計(jì)劃比例分?jǐn)偡ㄌ幚砜鐓^(qū)電網(wǎng)輸電交易的偏差電量。

1 特高壓跨區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)行偏差電量處理方法及對(duì)交易相關(guān)方的影響

當(dāng)前該特高壓跨區(qū)輸電交易結(jié)算由國(guó)家電網(wǎng)統(tǒng)一組織，為串聯(lián)式三級(jí)結(jié)算模式，即廠網(wǎng)間結(jié)算、區(qū)域電網(wǎng)間結(jié)算、區(qū)域電網(wǎng)與省網(wǎng)間結(jié)算。計(jì)量關(guān)口分別設(shè)置在各級(jí)送、受電方的產(chǎn)權(quán)交界點(diǎn)，原則上以送電側(cè)為結(jié)算計(jì)量點(diǎn)，受電側(cè)為校核計(jì)量點(diǎn)。三級(jí)交易中心分層結(jié)算，協(xié)調(diào)運(yùn)作，共同審核和確認(rèn)特高壓電量結(jié)算工作，保障交易順利進(jìn)行。其中，前兩級(jí)交易對(duì)象為一對(duì)一，以關(guān)口計(jì)量電量為準(zhǔn)據(jù)實(shí)結(jié)算，因此，不存在偏差電量問(wèn)題;省間關(guān)口電量計(jì)量點(diǎn)由于存在交叉、公用現(xiàn)象，區(qū)域電網(wǎng)與省網(wǎng)間結(jié)算則以送端電網(wǎng)計(jì)劃送出電量為基礎(chǔ)，按計(jì)劃值直接結(jié)算，由單個(gè)省(市)來(lái)平衡由于計(jì)劃電量與實(shí)際電量不同而帶來(lái)的偏差，這里稱之為“平衡省”。設(shè)受端區(qū)域電網(wǎng)購(gòu)電方有n個(gè)省份，除平衡省外，其他省結(jié)算電量為經(jīng)網(wǎng)損折算后的計(jì)劃電量，平衡省結(jié)算電量為受端電網(wǎng)總購(gòu)電量減去其他地區(qū)結(jié)算電量。這種方法簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)、透明性高，其計(jì)算式為

式中:Ni(i≠1)為受端電網(wǎng)第i個(gè)非平衡省(市)結(jié)算電量;Mi為送電方計(jì)劃送往第i個(gè)省的電量;ηi為各省對(duì)應(yīng)的網(wǎng)損率;N1為平衡省結(jié)算電量;W 為送端電網(wǎng)出口側(cè)關(guān)口電量;η 為特高壓線路綜合網(wǎng)損率。

約定偏差電量在受端電網(wǎng)側(cè)計(jì)算，為計(jì)劃值與實(shí)際值之差，即

由式(1)～(3)可得平衡省結(jié)算電量N1與偏差電量ΔW 的關(guān)系為

由式(4)可知，偏差電量全部由平衡省承擔(dān)，該省的結(jié)算電量實(shí)質(zhì)上為計(jì)劃值減去偏差電量。當(dāng)偏差電量為正值時(shí)，即受端區(qū)域電網(wǎng)實(shí)際購(gòu)電量小于計(jì)劃電量，意味著平衡省得到了一定的優(yōu)惠;當(dāng)偏差電量為負(fù)值時(shí)，即受端區(qū)域電網(wǎng)購(gòu)電量大于計(jì)劃電量，則平衡省將額外支付一部分電費(fèi)。因此，除1年中各月偏差電量正負(fù)可以相互抵消的部分外，這種偏差電量由單一交易主體承擔(dān)的方法是缺乏公平性的。隨著特高壓的發(fā)展，跨區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)越來(lái)越多，跨區(qū)交易電量也將越來(lái)越大，盡快解決這些初期暴露的問(wèn)題有助于理順交易工作，平衡各方的利益，為今后跨區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)更好地發(fā)揮大范圍的資源優(yōu)化配置打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 偏差電量處理方法

2.1 偏差電量處理方法研究

當(dāng)前很少有專門針對(duì)偏差電量的研究，但由于偏差電量處理方法往往融入在電力交易結(jié)算體系中，一些文獻(xiàn)已經(jīng)對(duì)偏差電量有所提及。目前有關(guān)偏差電量的研究主要包括偏差電量電價(jià)、偏差電量造成的影響及偏差電量流向的處理3個(gè)方面。例如，文獻(xiàn)［1］提出偏差電量與合同電量分開(kāi)結(jié)算，其中合同電量按合同簽訂的電價(jià)結(jié)算，偏差電量按偏差電量電價(jià)單獨(dú)結(jié)算，但這種方法需建立在完善的偏差電量責(zé)任認(rèn)定機(jī)制之上，具體電價(jià)的確定也是一個(gè)棘手的問(wèn)題;文獻(xiàn)［6］將交易電量與計(jì)劃電量不平衡的問(wèn)題稱為能量不平衡問(wèn)題，并建立數(shù)學(xué)模型研究了其對(duì)發(fā)電側(cè)發(fā)電廠商的影響;文獻(xiàn)［7］則重點(diǎn)研究了水電來(lái)水預(yù)測(cè)的偏差電量對(duì)上網(wǎng)側(cè)分時(shí)電價(jià)設(shè)計(jì)的影響。本文結(jié)合某跨區(qū)電網(wǎng)電量交易結(jié)算的實(shí)際情況，關(guān)注偏差電量的流向問(wèn)題，即偏差電量的分配與調(diào)整，目前主要有以下3 種處理方法［8-12］:

(1)由單一交易主體承擔(dān)偏差電量(現(xiàn)行方法)。當(dāng)存在多個(gè)交易主體時(shí)，除其中一個(gè)主體以外，其他交易主體均按計(jì)劃電量直接結(jié)算，計(jì)劃值和實(shí)際值之間的偏差由某個(gè)單一主體承擔(dān)。此法可操作性強(qiáng)，透明性好，但這種方法，特別是當(dāng)偏差電量數(shù)值較大時(shí)將明顯欠缺公平性，不利于跨區(qū)跨省電力交易市場(chǎng)的健康長(zhǎng)久發(fā)展。

(2)采用滾動(dòng)調(diào)整的方式處理偏差電量。根據(jù)當(dāng)月偏差電量情況滾動(dòng)調(diào)整下月計(jì)劃值，當(dāng)月欠送(多送)的電量在下月補(bǔ)送(扣除)。這種處理方式較適合沒(méi)有嚴(yán)格界定每月交易電量的年度合同，對(duì)于跨區(qū)大電網(wǎng)這種月度交易市場(chǎng)不太適合。而且這種方法為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)上的公平而有可能大幅調(diào)整調(diào)度計(jì)劃，將會(huì)給調(diào)度部門帶來(lái)新的難題。

(3)按計(jì)劃值比例分?jǐn)偲铍娏俊Ｔ摲椒ǖ脑頌榧僭O(shè)送電潮流在所有線路上按送電計(jì)劃值比例分布，偏差電量由參與電力交易的各方共同分?jǐn)?，分?jǐn)偙壤秊楦鞣接?jì)劃電量在總電量中所占的比例，每個(gè)購(gòu)電方的計(jì)劃購(gòu)電量越多，其承擔(dān)的偏差電量也越多。按計(jì)劃值比例分?jǐn)偲铍娏糠ㄊ且环N應(yīng)用前景較大的偏差電量處理方法，但目前相關(guān)研究相對(duì)較薄弱，缺乏深入分析。

此外，潮流追蹤法可以計(jì)算每臺(tái)發(fā)電機(jī)和每個(gè)負(fù)荷對(duì)線路潮流的利用份額，理論上可以實(shí)現(xiàn)偏差電量在各個(gè)交易主體之間較為精確、合理的分?jǐn)偅?3-15］，但這種方法在跨區(qū)大電網(wǎng)的應(yīng)用中尚存在一定的問(wèn)題，且計(jì)算過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，實(shí)用性較差。

2.2 適用于跨區(qū)電網(wǎng)輸電交易的偏差電量處理方法

跨區(qū)電網(wǎng)輸電交易和其他電力交易一樣，應(yīng)遵循公平、公正、公開(kāi)的“三公”原則，并具備一定的可操作性，以此為準(zhǔn)則，并結(jié)合2.1 節(jié)中的分析，本文提出按交易計(jì)劃值比例分?jǐn)偟姆椒ǜm合于當(dāng)前特高壓跨區(qū)電網(wǎng)輸電交易中偏差電量的處理，各省均采用統(tǒng)一的公式計(jì)算結(jié)算電量:

應(yīng)用該法后，不再存在平衡省的概念，偏差電量由參與交易的各方分?jǐn)偅謹(jǐn)偟谋壤秊橛?jì)劃電量占總電量的比例，可以近似地模擬潮流分布，并且各省結(jié)算電量算法一致，因此省級(jí)電網(wǎng)之間達(dá)到了利益平衡。

同時(shí)，在網(wǎng)損率取值合理的情況下有:

即各省總結(jié)算電量等于網(wǎng)損折算到受端的關(guān)口電量W(1 － η)，省級(jí)電網(wǎng)與區(qū)域電網(wǎng)之間不存在利益糾葛。

3 算例分析

以該特高壓跨區(qū)電網(wǎng)某2個(gè)典型月(記為Ⅰ月、Ⅱ月)的實(shí)際數(shù)據(jù)為例，分別用現(xiàn)行方法與按比例分?jǐn)偡椒ㄌ幚砥铍娏?。其中，線路綜合網(wǎng)損率取1.5%，由于B 省地理位置特殊，其網(wǎng)損率為1.2%，其他省網(wǎng)損率取1.52%。

表1 現(xiàn)行方法處理偏差電量計(jì)算結(jié)果Table 1 Calculated results of deviation electric quantity processing using current method 104kW·h

表2 使用按比例分?jǐn)偡ㄌ幚砥铍娏坑?jì)算結(jié)果Table 2 Calculated results of deviation electric quantity processing using allocation method 104kW·h

計(jì)算結(jié)果如表1、2 所示。其中，受端電網(wǎng)省級(jí)購(gòu)電方包括A、B、C、D、E 5個(gè)省，Ⅰ、Ⅱ月分別出現(xiàn)了992.1、1 467.8 萬(wàn)kW·h 的偏差電量?，F(xiàn)行方案中，B，C，D，E 4個(gè)省購(gòu)電量均等于網(wǎng)損折算后的計(jì)劃電量，而偏差電量全部由平衡省A 省一方承擔(dān)，A 省購(gòu)電量小于折算后的計(jì)劃電量。而使用按比例分?jǐn)偡椒ê?，?gòu)電各方同等對(duì)待，均承擔(dān)一定比例的偏差電量，結(jié)算電量都小于折算后的計(jì)劃電量，較好地平衡了各省級(jí)購(gòu)電方的利益。而且購(gòu)電量越多，承擔(dān)的偏差電量也越多，符合“投資越大，風(fēng)險(xiǎn)(收益)也越大”的經(jīng)濟(jì)規(guī)律。同時(shí)，受方電網(wǎng)總購(gòu)電量仍然等于網(wǎng)損折算后的關(guān)口電量，省級(jí)電網(wǎng)與上級(jí)區(qū)域電網(wǎng)亦無(wú)利益關(guān)聯(lián)，真正實(shí)現(xiàn)了各級(jí)交易的公平合理，整個(gè)計(jì)算過(guò)程也簡(jiǎn)單、透明。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)我國(guó)某特高壓跨區(qū)大電網(wǎng)當(dāng)前的經(jīng)營(yíng)體系和交易現(xiàn)狀，提出按計(jì)劃值比例分?jǐn)偸沁m應(yīng)于特高壓輸電交易的偏差電量處理方法。實(shí)際算例證明該方法能夠較好地平衡各級(jí)交易方的經(jīng)濟(jì)利益，并且可操作性強(qiáng)。雖然偏差電量的產(chǎn)生不可避免，但是偏差電量是可以減小的。因此，對(duì)于偏差電量問(wèn)題，一方面應(yīng)不斷完善其交易結(jié)算方法，力求公平合理;另一方面也應(yīng)從技術(shù)、設(shè)備與管理多方面努力，建立特高壓交易中心與調(diào)度中心協(xié)調(diào)運(yùn)作的機(jī)制，盡量減小偏差電量的產(chǎn)生。

［1］江健健，陳瑋，黃滔，等．區(qū)域電力市場(chǎng)考核結(jié)算新方法［J］． 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008，32(13):40-44．

［2］張運(yùn)洲．我國(guó)跨區(qū)域電力資源配置前景分析［J］．中國(guó)電力，2004，37(9):5-7．

［3］覃波，李興源，胡楠，等．影響特高壓大電源輸送能力敏感因素探討［J］．電力建設(shè)，2014，35(7):63-49．

［4］曾慶禹．1 000 kV 特高壓輸電系統(tǒng)輸電能力研究［J］．電網(wǎng)技術(shù)，2012，36(2):1-6．

［5］孫昕，劉澤洪，印永華，等．中國(guó)特高壓同步電網(wǎng)的構(gòu)建以及經(jīng)濟(jì)性和安全性分析［J］．電力建設(shè)，2007，28(10):7-11．

［6］溫步瀛，周峰，程浩忠，等．電力市場(chǎng)中能量不平衡問(wèn)題研究［J］．華東電力，2002，30(6):5-7．

［7］王睿，程瑜，張麗娟，等．考慮來(lái)水預(yù)測(cè)偏差的發(fā)電側(cè)峰谷分時(shí)電價(jià)研究［J］．電力自動(dòng)化設(shè)備，2013，33(12):45-50．

［8］張森林．區(qū)域電力市場(chǎng)交易電量結(jié)算模式的實(shí)用化研究［J］．電網(wǎng)技術(shù)，2008，32(3):56-61．

［9］尚金成．跨區(qū)跨省電力交易機(jī)制與風(fēng)險(xiǎn)控制策略［J］．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，34(19):53-58．

［10］溫麗麗，劉俊勇，吳志云，等．基于月度滾動(dòng)修正的合同電量分解算法與應(yīng)用［J］．現(xiàn)代電力，2008，25(1):82-87．

［11］趙國(guó)梁，李笑蓉，原麗，等．華北電網(wǎng)網(wǎng)間交易電量結(jié)算方案研究［J］．中國(guó)電力，2009，42(6):38-40．

［12］李笑蓉，白格平，趙國(guó)梁，等．省間臨時(shí)電力交易結(jié)算方案［J］． 中國(guó)電力，2009，42(10):69-72．

［13］Bialek J． Tracing the flow of electricity［J］． IEEE Proceedings:Generation，Transmission and Distribution，1996，143(4):313-320．

［14］魏立明，唐濤，李衛(wèi)東．潮流追蹤法的實(shí)用化研究［J］． 電力自動(dòng)化設(shè)備，2003，23(1):25-27．

［15］王海霞，劉嬈，趙彩虹，等．考慮節(jié)點(diǎn)間電氣距離的潮流追蹤損耗分?jǐn)偡椒ǎ跩］． 電網(wǎng)技術(shù)，2008，32(2):196-201．