電力市場下網(wǎng)損分?jǐn)偡椒ňC述

翟偉君

摘 ?要：綜合分析和研究了國內(nèi)外電力市場中網(wǎng)損分?jǐn)偯媾R的主要問題，提出了電力市場下網(wǎng)損分?jǐn)偟幕舅枷牒驮瓌t，介紹了三種網(wǎng)損分?jǐn)偡椒ā?/p>

關(guān)鍵詞：電力市場;網(wǎng)損分?jǐn)?平均網(wǎng)損;邊際網(wǎng)損;潮流跟蹤

1 ?引言

市場經(jīng)濟(jì)國家在制定有關(guān)電價(jià)法規(guī)或進(jìn)行相關(guān)問題的探討時(shí)，判斷的是非標(biāo)準(zhǔn)都離不開效益與公平。關(guān)于效益的內(nèi)涵，目前的看法是比較一致的;而對于公平的理解，則存在著較多的分歧。電力市場建立后，公平競爭成為電力市場最重要和最基本的原則[1]。

電力市場交易過程中，輸電網(wǎng)的損耗雖只占全部成本很小的一部分（網(wǎng)損率由電氣緊湊系統(tǒng)（Compact Systems）的 到電氣長距離系統(tǒng)（Long Systems）的 ，典型值為 [2]），但是，對具體的交易和電網(wǎng)用戶而言，卻可能有很大的影響。英國電力市場的運(yùn)行實(shí)踐表明，不同的網(wǎng)損分?jǐn)偡桨缚赡軐灰纂妰r(jià)的影響高達(dá) [3]。因此，如何科學(xué)、公平合理地確定網(wǎng)損分?jǐn)偡桨福钱?dāng)前電力市場改革所面臨的重大課題。

2 ?網(wǎng)損分?jǐn)偟幕舅枷爰霸瓌t[4，5，6]

由于電能的產(chǎn)生地和用戶一般不在同一地點(diǎn)，這就需要把電能通過輸電網(wǎng)絡(luò)從發(fā)電側(cè)傳送到用戶側(cè)。顯然，為適應(yīng)多個(gè)發(fā)電方和多個(gè)用電方之間的交易，輸電網(wǎng)絡(luò)中所產(chǎn)生的功率損耗自然應(yīng)該由所有發(fā)電方和用電方共同承擔(dān)。概括地講，在輸電網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行功率交換的所有參與者都應(yīng)該是網(wǎng)損的承擔(dān)者。

根據(jù)電路理論，功率損耗不能用疊加原理進(jìn)行計(jì)算。因此，目前所提出的各種網(wǎng)損分?jǐn)偡椒ǘ疾豢赡芙⒃趪?yán)格的理論基礎(chǔ)之上，任何一種網(wǎng)損分?jǐn)偡椒ǘ贾荒苁菃l(fā)性的，各種分?jǐn)偡桨付贾荒苁腔谀撤N原則，使電力交易的所有市場參與者承認(rèn)和接受的某種規(guī)則。另外，確定網(wǎng)損的承擔(dān)者及各承擔(dān)者應(yīng)分?jǐn)偟臄?shù)量，應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)生的原因，采用公平、合理的原則來確定。

網(wǎng)損分?jǐn)偟淖罱K目標(biāo)是建立一個(gè)市場參與者都認(rèn)同的分?jǐn)偡绞剑W(wǎng)損分?jǐn)偛呗跃蛻?yīng)遵循以下原則：（1）應(yīng)能真實(shí)地反映各使用者利用網(wǎng)絡(luò)的程度;（2）對各使用者應(yīng)該盡量公平，且分?jǐn)偡桨笐?yīng)始終如一，避免人為干預(yù);（3）要能提供正確的經(jīng)濟(jì)信號，引導(dǎo)資源的優(yōu)化配置;（4）應(yīng)能確保收支平衡;（5）分?jǐn)偹诘某绷鲬?yīng)與事實(shí)潮流一致;（6）方案應(yīng)容易理解且易于執(zhí)行。

3 ?網(wǎng)損分?jǐn)偟幕痉椒?/p>

目前，常見的網(wǎng)損分?jǐn)偡椒ǚN類較多，主要?dú)w結(jié)為兩大類：基于市場經(jīng)濟(jì)類的網(wǎng)損分?jǐn)偤突陔娏ο到y(tǒng)類的網(wǎng)損分?jǐn)偂；谑袌鼋?jīng)濟(jì)類的網(wǎng)損分?jǐn)傆挚煞譃閮深悾壕C合成本方法和邊際成本方法。下面，將重點(diǎn)介紹3種典型分?jǐn)偡椒ǎㄆ骄W(wǎng)損分?jǐn)偡ā⑦呺H網(wǎng)損系數(shù)法和潮流跟蹤法）。

3.1 平均網(wǎng)損分?jǐn)偡╗7，8]

平均網(wǎng)損分?jǐn)偡础班]票法”，不考慮輸電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、輸電線路的電氣距離和輸送功率的起止位置，在全網(wǎng)范圍內(nèi)按相同的網(wǎng)損系數(shù)進(jìn)行分配。網(wǎng)損系數(shù)： ， 為節(jié)點(diǎn)號， 為第 個(gè)節(jié)點(diǎn)的有功出力或有功負(fù)荷， 為全網(wǎng)網(wǎng)損。節(jié)點(diǎn) 的有功出力或有功負(fù)荷應(yīng)該分?jǐn)偟木W(wǎng)損量： 。

3.2 邊際網(wǎng)損系數(shù)法[7-10]

邊際網(wǎng)損系數(shù)法是一種對各節(jié)點(diǎn)上負(fù)荷或發(fā)電機(jī)進(jìn)行網(wǎng)損分?jǐn)偟撵`敏度方法。節(jié)點(diǎn)注入功率的單位變化引起全網(wǎng)網(wǎng)損變化量的大小，稱邊際網(wǎng)損系數(shù)（marginal loss coefficients），簡稱MLC。

邊際網(wǎng)損系數(shù)（MLC）有正有負(fù)，但對于發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)有著不同的意義：對發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)而言，若MLC為正值，則表示該節(jié)點(diǎn)上有功出力的增加將會使系統(tǒng)總網(wǎng)損增加，因而，該節(jié)點(diǎn)上的發(fā)電機(jī)需要支付網(wǎng)損費(fèi)用;相反，若MLC為負(fù)值，則表示該節(jié)點(diǎn)上有功出力的增加將會使系統(tǒng)總網(wǎng)損減少，因而，該節(jié)點(diǎn)上的發(fā)電機(jī)將得到獎勵。對于負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，MLC的意義則與發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)完全相反。

邊際網(wǎng)損系數(shù)的模型和算法：

在已知潮流解的基礎(chǔ)上，可得到全系統(tǒng)總網(wǎng)損公式為：

盡管邊際網(wǎng)損系數(shù)的調(diào)整會部分弱化網(wǎng)損微增成本信號，但是這種調(diào)整會減少所分?jǐn)偩W(wǎng)損量波動的幅度，與不做調(diào)整相比，降低了發(fā)電商和用戶的風(fēng)險(xiǎn)性，實(shí)際上對市場參與者是有利的。

3.3 潮流跟蹤法[11-15]

潮流跟蹤是指在潮流分布已經(jīng)確定的情況下，求解每個(gè)節(jié)點(diǎn)的注入功率如何在功率流出支路上分配的問題，即任意一個(gè)發(fā)電機(jī)發(fā)出功率都被哪些負(fù)荷以多大的份額使用;任意一個(gè)負(fù)荷所使用的功率是從哪些功率源以多大的份額傳送過來的。

潮流跟蹤的基本原理，是基于同一節(jié)點(diǎn)的輸入功率和輸出功率的比例分配原則[13，15]。可以用圖1說明。圖中的節(jié)點(diǎn)與4條線路相連，要解決的問題是輸出流 中有多少潮流來自注入流 ，有多少潮流來自注入流 ， 也是如此。

應(yīng)用這種方法的前提是先將有損網(wǎng)絡(luò)變成無損網(wǎng)絡(luò)。有3種方法：（1）將線路網(wǎng)損一分為二，分別加到線路的首末兩端;（2）將線路網(wǎng)損單獨(dú)加到線路首端;（3）將線路網(wǎng)損單獨(dú)加到線路末端。

4 ?網(wǎng)損分?jǐn)傊饕鉀Q方案應(yīng)用分析

4.1 平均網(wǎng)損分?jǐn)偡?/p>

這種網(wǎng)損分?jǐn)偡椒ɑ诘臄?shù)學(xué)基礎(chǔ)是，網(wǎng)損是節(jié)點(diǎn)功率的線性函數(shù)。網(wǎng)損承擔(dān)的大小與多少，同發(fā)電側(cè)的出力大小或用電側(cè)的電力需求多少成正比。不考慮輸電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、輸電線路的電氣距離和輸送功率的起止位置，在全網(wǎng)范圍內(nèi)按相同的網(wǎng)損系數(shù)進(jìn)行分配。

該法特點(diǎn)：簡單、直接、透明、實(shí)用，基于發(fā)電側(cè)與用電側(cè)均可，并可通過事前、事后、實(shí)時(shí)計(jì)算或二者之組合來進(jìn)行輸電損耗的計(jì)算。目前各國的網(wǎng)損處理實(shí)際就是基于此，西班牙、英格蘭和威爾士及國內(nèi)的東北電力市場均采用網(wǎng)損均攤的方法。

其優(yōu)點(diǎn)是，網(wǎng)損計(jì)算相對穩(wěn)定，有利于維持電力交易的同一性和流暢性，較少網(wǎng)損的波動，降低獨(dú)立發(fā)電廠投資風(fēng)險(xiǎn)。有助于產(chǎn)業(yè)政策的引導(dǎo)，引導(dǎo)投資從全區(qū)范圍內(nèi)來改變區(qū)域電網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)。有助于全網(wǎng)范圍的投資，特別是發(fā)展期的“坑口”、“港口”、“路口”電站的建設(shè)。但平均網(wǎng)損分?jǐn)偡ê雎粤宋⒂^網(wǎng)損變化，精細(xì)化程度不夠，不能提供電網(wǎng)短期、長期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)學(xué)信號，市場競爭激勵信號不明顯，存在用戶間的交叉補(bǔ)貼。

4.2 邊際網(wǎng)損系數(shù)法

該方法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是，數(shù)學(xué)微增量函數(shù)（偏微分方程），在全網(wǎng)潮流分布假定可知的情況下，節(jié)點(diǎn)注入功率的單位變化引起全網(wǎng)網(wǎng)損變化量的大小的微增量關(guān)系，邊際網(wǎng)損系數(shù)法是一種對各節(jié)點(diǎn)上負(fù)荷或發(fā)電機(jī)進(jìn)行網(wǎng)損分?jǐn)偟撵`敏度方法。

這種分?jǐn)偡椒芊从掣鞴?jié)點(diǎn)造成全網(wǎng)網(wǎng)損的微增成本信息，能夠提供過度的經(jīng)濟(jì)信號，在現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)情況下，通過市場的手段，引導(dǎo)電源或用戶的布局，促使潮流向網(wǎng)損減少的方向流動，以達(dá)到優(yōu)化潮流、提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益的目的。目前國外相對需求平衡的電力市場大多使用該法。

相對于潮流跟蹤法，邊際網(wǎng)損系數(shù)法的網(wǎng)損分?jǐn)偭坎▌虞^大。在不合理的潮流情況下，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的用戶會承擔(dān)很大的網(wǎng)損量。

4.3 潮流跟蹤法

該法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是基于現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，電網(wǎng)的實(shí)際潮流為網(wǎng)損計(jì)算依據(jù)。通過計(jì)算出輸電線路的功率組成和發(fā)電機(jī)與負(fù)荷間的實(shí)際功率傳輸關(guān)系，以求得各節(jié)點(diǎn)分?jǐn)偟木W(wǎng)損值作為網(wǎng)損分?jǐn)偟囊罁?jù)。

該方法最大的優(yōu)點(diǎn)是直觀的描述實(shí)際潮流的物理流向，基于交流潮流，準(zhǔn)確反映系統(tǒng)的非線性，確定每個(gè)發(fā)電機(jī)和負(fù)荷對線路潮流的影響。按照“誰使用、誰支付”的原則，可在發(fā)電機(jī)和用戶間進(jìn)行合理分?jǐn)偂Ｈ秉c(diǎn)是計(jì)算方法不夠成熟，且計(jì)算過于復(fù)雜。

5 ?結(jié)束語

文獻(xiàn)[7]介紹了一種英國國家電網(wǎng)公司采用系統(tǒng)操作員承擔(dān)部分網(wǎng)損的做法。因?yàn)橄到y(tǒng)操作員的調(diào)度決策影響輸電損耗，分?jǐn)偩W(wǎng)損到系統(tǒng)操作員，顯然具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。把輸電風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)操作員比直接分?jǐn)偟接脩簦欣诮档洼旊姵杀尽５牵丫W(wǎng)損處理與系統(tǒng)調(diào)度的功能相結(jié)合無疑會降低其透明度。

不同算法的有效綜合，克服單一算法的缺點(diǎn)，會更好地達(dá)到保證用戶的長期和短期經(jīng)濟(jì)利益、系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟(jì)效益、透明度等目的。若能將跟蹤潮流法和邊際網(wǎng)損系數(shù)相互結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)綜合的網(wǎng)損分?jǐn)偡椒ǎ敲催@樣的方法可以避免邊際網(wǎng)損系數(shù)法分配網(wǎng)損的劇烈波動，從而降低用戶風(fēng)險(xiǎn)，又克服了跟蹤潮流法無經(jīng)濟(jì)性指導(dǎo)的缺點(diǎn)，從而提高全網(wǎng)及用戶的經(jīng)濟(jì)效益。

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