跨地区电力交易输电服务价格机制_王卿然

跨地区电力交易输电服务价格机制王卿然1,张粒子1,谢国辉2(1.华北电力大学电气与电子工程学院,北京市102206;2.国网能源研究院,北京市100052)摘要:合理的输电服务价格机制是促进和引导跨地区电力交易的关键问题。

文中针对跨地区电力交易,对比分析了多级电网叠加定价与全网统一定价2种定价模式的适应性,结合中国跨地区输电网网架和资产结构特点,以及跨地区电力交易特点,提出了跨地区电力交易全网统一输电定价的基本思想和方法,并建立了综合输电费用分摊及输电收益分配的输电定价机制。

首先,考虑各地区电网的运行基态,计算跨地区输电网中每个节点的边际成本,并基于节点边际成本计算每笔跨地区电力交易的电网使用费;然后,考虑各级电网的线路长度和交易电量因素,将输电收益在各电网运营商之间进行再分配。

IEEE 30节点算例表明,所提出的综合输电费用分摊及输电收益分配的跨地区输电价格机制新颖有效,各笔跨地区电力交易的电网使用费计算合理,能够起到有效促进和引导跨地区电力交易的作用。

关键词:跨地区电力交易;全网统一输电定价;输电费用分摊;输电收益分配收稿日期:2010-03-02;修回日期:2010-04-25。

国家科技支撑计划资助项目(2008BA A13B11);“十二五”能源规划课题研究项目(N Y JG H -2009-10)。

0　引言近年来,中国跨地区电力交易得到了快速发展,其中2006年—2008年跨地区电力交易电量平均增长率达17.3%[1-3]。

开展跨地区电力交易不仅符合电力市场发展的方向,也是在更大范围内优化资源配置、促进各级电网协调发展、实现电力工业可持续发展、实现国家节能减排战略的必然选择。

然而,由于国内各级电网企业的组织形式、各级电网运营和投资结构及关系,导致国内跨地区电力交易输电服务价格机制在输电费用分摊和收益分配2个方面均面临难题,这将严重制约跨地区电力交易的进一步发展。

国内外学者对输电定价机制理论进行了深入研究。

文献[4-5]给出了输电费用的计算原则,以及综合成本法和边际成本法这2类基本输电定价方法的原理。

文献[6]研究了将综合成本法与边际成本法相结合的集成方法。

文献[7]研究了基于博弈论的输电成本分摊方法。

文献[8]将输电费用划分为固定、变动及附加成本,并通过不同计算方法对三者分别计算,避免了用户间的交叉补贴现象。

文献[9]分析了国外常用的输电定价方法,并对国内应采用的输电定价方法提出建议。

文献[10-11]对欧美等国的输电定价方法进行了评述。

跨地区电力交易由于涉及多个资产关系独立的电网运营商的输电费用分摊和收益分配问题,并普遍存在转运的情况,因此,目前针对跨地区输电定价机制至今尚未形成公认、成熟的理论和方法。

本文对比分析了多级电网叠加定价与全网统一定价2种输电定价模式的适应性,并结合国内跨地区输电网网架和资产结构特点,以及跨地区电力交易特点,提出了跨地区电力交易全网统一输电定价的基本思想和方法,建立了综合输电费用分摊及输电收益分配的输电定价机制。

首先,不计及跨地区输电网资产归属的影响,考虑各地区电网的运行基态,计算跨地区输电网中每个节点的边际成本,并基于节点边际成本计算每笔跨地区电力交易的电网使用费;然后,考虑各级电网的线路长度和交易电量因素,将全部交易的电网使用费在各电网运营商之间进行再分配。

IEEE 30节点算例表明,相比于传统的多级电网输电价格叠加机制,本文提出的综合输电费用分摊及输电收益分配的跨地区输电价格机制能够有效协调各电网运营商的利益,并起到促进和引导跨地区电力交易的作用。

1　全网统一输电定价的基本思想1.1　多级电网叠加定价方法跨地区电力交易需要通过多个电网运营商传输,因此,传统的跨地区输电定价方法一般采用多个电网运营商输电费用叠加定价的方法,即如果这笔交易经过某级电网,相应的输电价格中需要叠加该级电网的过网费用,这可能导致这笔跨地区电力交易所支付的输电费用过高,从而不利于促进跨地区—11—第34卷　第13期2010年7月10日V o l .34　No .13July 10,2010电力交易的开展。

另外,跨地区输电网大部分为环网架构,由于电网潮流分布的物理特性,目前尚没有一种可信的方法准确衡量每笔跨地区电力交易对各级电网的使用程度,难以确定这笔交易的输电价格。

因此,多级电网叠加定价方法也不能清晰界定每笔交易对各级电网的过网情况,这也是该方法的弊端之一。

1.2　全网统一定价方法与多级电网叠加定价方法相比,全网统一输电定价方法涵盖的输电范围广,信息丰富,可以全面反映多笔跨地区电力交易对全网的利用程度,从全局优化观点来看,该定价方法更能有效地引导跨地区电力交易。

不仅如此,如果是以跨地区输电网为输电载体的电力交易,由于无法清晰界定每笔电力交易对各级电网的使用情况,更需要通过全网统一定价方法得以解决。

英国输电定价方法[12]是典型的全网统一定价方法:将全网输电费用分为电网的附加费用和电网使用费。

附加费用采用全网公摊,电网使用费则采用节点边际成本的方法按一定比例分摊给发电方和负荷。

英国这种输电定价机制最显著的特点是采用了全网统一定价机制,电网大部分固定成本以附加费用形式得以回收,而电网使用费则体现了各发电方和负荷对电网的边际使用情况,起到了合理引导发用电布局的功能。

为了促进跨地区电力交易的开展,本文借鉴英国输电定价方法,提出跨地区电力交易全网统一输电定价的基本思想,即在全网统一输电定价机制下,全网附加费用由网内各地区电网的发电方和用电方承担,而跨地区电力交易的输电价格仅计算其引起的全网的电网使用费。

进一步针对跨地区电力交易输电价格机制问题,本文提出在全网统一输电体系下的综合输电费用分摊及输电收益分配的跨地区输电价格机制。

首先,通过节点边际成本方法统一计算各笔交易的电网使用费;然后,在各电网运营商之间合理分配各笔交易的总电网使用费。

具体为:在全网有功潮流计算的基础上,计算全网各节点的节点边际成本,进而根据各笔交易上下网点的节点边际成本和交易电量计算各笔交易的电网使用费。

最后采用合理的分配方法在各电网运营商之间分配电网使用费。

本文提出的综合输电费用分摊及输电收益分配的跨地区输电价格机制具有如下优点:1)由于不能清晰界定每笔交易对各地区电网的使用程度,采用全网统一定价方法更为合理。

2)全网统一定价方式下,各笔交易的输电费用明晰,有利于促进跨地区电力交易合理输电价格机制的形成。

3)跨地区电力交易仅承担电网的边际使用费,避免了多级电网叠加定价导致较高过网费用的弊端,这能够有力促进并引导跨地区电力交易的发展。

4)本文提出的综合输电费用分摊及输电收益分配的跨地区输电价格机制更加灵活,实现了一对多的分配方式,所有交易支付的电网使用费可以考虑各电网运营商的输电资产、交易电量等指标在各电网运营商之间进行再分配,甚至可以通过各电网运营商协商的方式自行完成分配。

2　跨地区输电价格模型2.1　节点边际费用计算1)全网基态在跨地区输电网中,节点边际成本是在基态潮流基础上,某节点增加单位出力、参考节点增加单位负荷后,对总输电成本的改变。

可见,电网不同运行基态将显著影响线路上的有功潮流,进而影响节点边际公里数值。

由于跨地区输电网中每个互联地区的电网运行方式不同,例如,某些地区电网实施平均发电利用小时数的调度模式,而其他地区则实施节能发电调度模式,因此,全网基态潮流需要考虑各地区电网基态潮流。

各地区电网基态潮流可以通过如下发电调度模型计算:minRz,xb z,xzF z(x b z,x z)(1) s.t.g z(x b z,x z)≤0(2)x b z=R z(3)式中:F z(x b z,x z)为地区z的目标函数,不同调度模式下的目标函数不同;g z(x b z,x z)为地区z的等式和不等式约束集,主要考虑潮流方程约束和线路功率越限约束;x b z和x z分别为地区z的边界变量和内部变量;R z为传递给地区z的边界变量;z=1,2,…,Z;Z为总的地区数。

2)计算全网输电成本根据各地区调度结果,获得各地区线路上和地区联络线上的有功潮流,按文献[13]的方法,计算全网基态的总输电成本C:C=∑Ll=1|P l|r l l l(4)式中:L为全网的线路数;P l,r l,l l分别为线路l基准状态下的有功潮流、相对扩建系数(表示其他线路类型转换为基准线路类型所需成本的相对系数)和线路的长度。

3)计算节点边际公里借鉴英国输电定价方法经验,节点边际成本用—12—2010,34(13)　“节点边际公里”表示。

在全网潮流计算基础上,对节点n增加单位发电出力,在参考节点增加单位负荷,重新计算各线路的有功潮流,按式(4)重新计算总成本C′,那么该节点n的节点边际公里m n为:m n=C′-C(5) 节点边际公里可以反映全网中每个节点对整个电网潮流的缓解程度。

其值可正可负,一般在重负荷区域的负荷节点m n较高,而在轻负荷区域的用电负荷节点m n较低。

4)计算节点边际使用费式(5)得到的输电成本并不是一个费用概念,需要引入电网扩建系数e(电网扩建系数反映将1M W 的功率传输1km所需的输电基本设施的年投资大小,可以由监管部门给出)进行修正,得到节点n的边际使用费c n为:c n=e m n(6)2.2　计算电网使用费确定每笔跨地区电力交易T i的电网使用费C Ti,需要衡量每笔交易对电网的使用情况。

在上述计算节点边际使用费的基础上,由于获得了全网每个节点的边际使用费,那么可以通过每笔交易上下网点的节点边际使用费来反映该笔交易对电网的使用情况,进而计算该笔交易的电网使用费。

计算模型为:C Tk=P ij[λk c i+(1-λk)c j](7)式中:C Tk为第k笔交易T k的电网使用费;i和j分别为交易T k的上下网节点;P ij为交易T k的交易量;c i和c j分别为节点i,j的边际使用费;λk为交易T k上网节点的权重系数,反映供需双方对电网的利用程度。

2.3　分区电网使用费分配在获得所有交易的电网使用费后,需要在各电网运营商之间合理分配输电收益。

一般,企业间相互合作所得收益可根据各方投资额占项目总投资额的比例得到最后的收益分配比例确定。

这类方法比较简单,易于操作。

但在跨地区输电收益在各电网运营商间分配过程中,单纯以投资额比例分配输电收益可能存在一定的问题:首先,单按投资额比例分配输电收益可能导致各电网运营商过度投资电网,对电网投资没有有效的引导作用;其次,各电网运营商电网工程造价随投资时间的不同差异较大,单按投资额比例分配输电收益可能引起较大争议。

因此,本文建议采用各地区输电线路长度(及相对扩建系数)比例来代替各电网运营商投资额比例;同时,为了抑制电网过度投资,在分配方法中引入各地区的交易电量指标。