翟偉君

摘 ?要：綜合分析和研究了國內(nèi)外電力市場中網(wǎng)損分攤面臨的主要問題，提出了電力市場下網(wǎng)損分攤的基本思想和原則，介紹了三種網(wǎng)損分攤方法。

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

1 ?引言

市場經(jīng)濟國家在制定有關(guān)電價法規(guī)或進行相關(guān)問題的探討時，判斷的是非標準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。英國電力市場的運行實踐表明，不同的網(wǎng)損分攤方案可能對交易電價的影響高達 [3]。因此，如何科學、公平合理地確定網(wǎng)損分攤方案，是當前電力市場改革所面臨的重大課題。

2 ?網(wǎng)損分攤的基本思想及原則[4，5，6]

由于電能的產(chǎn)生地和用戶一般不在同一地點，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)多個發(fā)電方和多個用電方之間的交易，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。概括地講，在輸電網(wǎng)絡(luò)中進行功率交換的所有參與者都應(yīng)該是網(wǎng)損的承擔者。

根據(jù)電路理論，功率損耗不能用疊加原理進行計算。因此，目前所提出的各種網(wǎng)損分攤方法都不可能建立在嚴格的理論基礎(chǔ)之上，任何一種網(wǎng)損分攤方法都只能是啟發(fā)性的，各種分攤方案都只能是基于某種原則，使電力交易的所有市場參與者承認和接受的某種規(guī)則。另外，確定網(wǎng)損的承擔者及各承擔者應(yīng)分攤的數(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)損分攤的最終目標是建立一個市場參與者都認同的分攤方式，網(wǎng)損分攤策略就應(yīng)遵循以下原則：（1）應(yīng)能真實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，且分攤方案應(yīng)始終如一，避免人為干預;（3）要能提供正確的經(jīng)濟信號，引導資源的優(yōu)化配置;（4）應(yīng)能確保收支平衡;（5）分攤所基于的潮流應(yīng)與事實潮流一致;（6）方案應(yīng)容易理解且易于執(zhí)行。

3 ?網(wǎng)損分攤的基本方法

目前，常見的網(wǎng)損分攤方法種類較多，主要歸結(jié)為兩大類：基于市場經(jīng)濟類的網(wǎng)損分攤和基于電力系統(tǒng)類的網(wǎng)損分攤。基于市場經(jīng)濟類的網(wǎng)損分攤又可分為兩類：綜合成本方法和邊際成本方法。下面，將重點介紹3種典型分攤方法（平均網(wǎng)損分攤法、邊際網(wǎng)損系數(shù)法和潮流跟蹤法）。

3.1 平均網(wǎng)損分攤法[7，8]

平均網(wǎng)損分攤法即“郵票法”，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)進行分配。網(wǎng)損系數(shù)： ， 為節(jié)點號， 為第 個節(jié)點的有功出力或有功負荷， 為全網(wǎng)網(wǎng)損。節(jié)點 的有功出力或有功負荷應(yīng)該分攤的網(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)點上負荷或發(fā)電機進行網(wǎng)損分攤的靈敏度方法。節(jié)點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，但對于發(fā)電機節(jié)點和負荷節(jié)點有著不同的意義：對發(fā)電機節(jié)點而言，若MLC為正值，則表示該節(jié)點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)點上的發(fā)電機需要支付網(wǎng)損費用;相反，若MLC為負值，則表示該節(jié)點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)點上的發(fā)電機將得到獎勵。對于負荷節(jié)點，MLC的意義則與發(fā)電機節(jié)點完全相反。

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)整會減少所分攤網(wǎng)損量波動的幅度，與不做調(diào)整相比，降低了發(fā)電商和用戶的風險性，實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，求解每個節(jié)點的注入功率如何在功率流出支路上分配的問題，即任意一個發(fā)電機發(fā)出功率都被哪些負荷以多大的份額使用;任意一個負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)點的輸入功率和輸出功率的比例分配原則[13，15]?？梢杂脠D1說明。圖中的節(jié)點與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)損單獨加到線路首端;（3）將線路網(wǎng)損單獨加到線路末端。

4 ?網(wǎng)損分攤主要解決方案應(yīng)用分析

4.1 平均網(wǎng)損分攤法

這種網(wǎng)損分攤方法基于的數(shù)學基礎(chǔ)是，網(wǎng)損是節(jié)點功率的線性函數(shù)。網(wǎng)損承擔的大小與多少，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)進行分配。

該法特點：簡單、直接、透明、實用，基于發(fā)電側(cè)與用電側(cè)均可，并可通過事前、事后、實時計算或二者之組合來進行輸電損耗的計算。目前各國的網(wǎng)損處理實際就是基于此，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)點是，網(wǎng)損計算相對穩(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，降低獨立發(fā)電廠投資風險。有助于產(chǎn)業(yè)政策的引導，引導投資從全區(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)損分攤法忽略了微觀網(wǎng)損變化，精細化程度不夠，不能提供電網(wǎng)短期、長期經(jīng)濟運行的經(jīng)濟學信號，市場競爭激勵信號不明顯，存在用戶間的交叉補貼。

4.2 邊際網(wǎng)損系數(shù)法

該方法的數(shù)學基礎(chǔ)是，數(shù)學微增量函數(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)點上負荷或發(fā)電機進行網(wǎng)損分攤的靈敏度方法。

這種分攤方法能反映各節(jié)點造成全網(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，以達到優(yōu)化潮流、提高電網(wǎng)經(jīng)濟效益的目的。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)損分攤量波動較大。在不合理的潮流情況下，遠離負荷中心的用戶會承擔很大的網(wǎng)損量。

4.3 潮流跟蹤法

該法的數(shù)學基礎(chǔ)是基于現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，電網(wǎng)的實際潮流為網(wǎng)損計算依據(jù)。通過計算出輸電線路的功率組成和發(fā)電機與負荷間的實際功率傳輸關(guān)系，以求得各節(jié)點分攤的網(wǎng)損值作為網(wǎng)損分攤的依據(jù)。

該方法最大的優(yōu)點是直觀的描述實際潮流的物理流向，基于交流潮流，準確反映系統(tǒng)的非線性，確定每個發(fā)電機和負荷對線路潮流的影響。按照“誰使用、誰支付”的原則，可在發(fā)電機和用戶間進行合理分攤。缺點是計算方法不夠成熟，且計算過于復雜。

5 ?結(jié)束語

文獻[7]介紹了一種英國國家電網(wǎng)公司采用系統(tǒng)操作員承擔部分網(wǎng)損的做法。因為系統(tǒng)操作員的調(diào)度決策影響輸電損耗，分攤網(wǎng)損到系統(tǒng)操作員，顯然具有經(jīng)濟價值。把輸電風險轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)操作員比直接分攤到用戶，更有利于降低輸電成本。但是，把網(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，會更好地達到保證用戶的長期和短期經(jīng)濟利益、系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟效益、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)成一個綜合的網(wǎng)損分攤方法，那么這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，從而降低用戶風險，又克服了跟蹤潮流法無經(jīng)濟性指導的缺點，從而提高全網(wǎng)及用戶的經(jīng)濟效益。

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