大用户直购电电价中过网费的计算方式.pdf

第 24 卷第 4 期电力科学与工程Vol.24, No.4 382008 年 6 月Electric Power Science and EngineeringJun., 2008 收稿日期：2007 12 21. 作者简介：罗绮(1982 ), 男, 四川大学电气信息学院硕士研究生. 大用户直购电电价中过网费的计算方式 罗绮，吕林 （四川大学 电气信息学院，四川 成都 610065） 摘要：充分考虑现阶段大用户的负荷特点，提出分开结算的电价的观点，并给予严格证明；同时改进传统 的转运费计算模型，使之更为简单，更接近真实的阻塞成本。算例证明了模型的有效性。 关键词：过网费；边际成本法；阻塞费；网损费 中图分类号：TM72文献标识码：A 0引言 大用户直购电是指大用户与独立发电企业经协 商， 直接签订双边购售电合同进行电力购销交易的 一种特殊行为。 大用户可以从供电企业购买， 也可 以直接向发电企业购电而由电网转送电， 供电企业 则收取一定的过网费， 从而打破了供电企业在对电 量交易时实行的垄断经营局面。 由于大用户直购电具有特殊性， 如负荷的特殊 性、对电网影响的特殊性、结算方式的特殊性，所 以要对大用户直购电电价建模， 在大规模实行实时 电价的电力市场中， 需要把大用户直购电分离出来 单独结算。 本文证明了分开结算理论上的可行性。 另外， 过网费需要反应出用户对电网的使用程 度。要满足文献1所提出的第一市场原则和第二 市场原则， 包括固定费用， 如电网的投资费用,以及 电网的使用费， 如阻塞费用和网损费用。前者是固 定成本， 一般按照平均分摊或者按使用率分 24； 后 者属于机会成本， 具有经济信号， 一般用节点边际电 价求取 5,6。本文改进了传统的过网费计算模型， 让 成本中的阻塞成本计算变得更为简单容易。 1目前大用户的负荷特点 国家电监委 电力用户向发电企业直接购电试 点暂行办法中规定的大用户申请条件是“符合国 家产业政策， 用电负荷相对稳定, 单位产值能耗低, 污染排放小” 。目前大用户中大工业用户所占比例 最大。一般来说，工业用户根据市场需求，制定生 产计划， 而生产计划一旦制定很难做大的改动。 因 此， 一般的大工业用户其日负荷都比较平稳， 月负 荷也只是是随着生产和市场变化而变动。 众所周知， 节点边际电价能够提供及时有效的 经济信号，指导用户安排用电计划。然而，目前的 基于节点边际电价衍生的电价模型对于一般的大工 业用户来说， 用电计划的导向能力有限。 原因如下： （1）目前的节点边际电价都是日前电价，通 过负荷预测得出次日的电价， 是给予用户用电计划 的经济信号。 而大工业用户由于负荷比较稳定， 每 次开、停机都会产生很大的开、停机费用，因此对 日前电价反应有限。 （2）大工业用户的负荷大而稳定，每次用电 调整都会对潮流分布产生较大影响。 其结果是根据 电价信号做出的用电调整， 会大大影响根据负荷预 测得出的次日实际电价的准确性。 （3）大工业用户相对于一般用户来说，每次 用电调整都需要一定的时间， 因为每次生产计划的 调整需要各个部门的配合， 所以需要时间的缓冲。 对于日前的电价体系这显然不够现实， 其结果是用 户觉得电价变动频繁，不利于生产进行。 （4）如第二点所述，大用户用电调整会严重 罗绮，等大用户直购电电价中过网费的计算方式第 4 期39 影响潮流分布，对电网调度也会带来难度。 因此，大用户直购电不同于传统的实时电价， 它的结算时间与一般用户的电价结算时间相比， 应 该更长，给用户充足的反应时间。因此，需要分开 结算大用户直购电电价。 2理论基础 计算大用户直购电的过网费， 实际上就是计算 用户对电网的使用程度，更为确切的表述应该是： 各个负荷产生潮流在线路上的分布所占用的线路容 量。因此要分开结算直购电，首先要证明直购负荷 在各条支路上的分布，不受其他负荷变化的影响。 如图 1， 根据叠加定理， 当网络有 n 个电流源、 n 条支路时可以推出表 1 所示结果。 表 1线路潮流 1,2, ,1 1 (+( 2+3+ + ) 1+(3+ + ) 2+ +1)/0 2 ( 11+(3+ + ) 2+ +1)/0 ( 11 ( 1+2)2 ( 1+2+ +1)1+1)/0 注：0=1+2+3+ 可以看出，支路电流中，与各电流源相关的部 分不受其他电流源变化的影响。把电压源和电流源 分别看成发电机和负荷，只算有功分量可以得到如 下结论：在直流单电源系统中，各支路潮流中任一 负荷所产生的潮流分量不随其他负荷的变化而变化。 此结论运用于直购电中表述如下： 在大用户直购电的情况下， 由于用户负荷比较 稳定，且对电价的敏感度不高，可以认为在某一时 段该用户的负荷所产生的潮流， 在各支路上可以表 示为一种恒定分量。 该结论实际上是电路中叠加定理的扩展。 对于直购电电价，该结论表明：作为阶段性的 稳定负荷， 直购电用户的电价模型完全可以和其他 用户的电价模型分开，独立结算。在电力市场初 期，直购电用户的负荷特点鲜明，在电价设定时， 需要充分考虑到以下特点： （1）负荷阶段性稳定。 （2）对电价敏感度小于对市场和生产的敏感度。 （3）每次用电调整都伴随着生产计划的调整， 从而导致变动前后负荷反差较大。 3大用户过网费模型 大用户过网费包括 3 部分，电网容量费用，网 损费用和阻塞费用，即： =+(1) 式中表示输电线的过网费；表示电网 容量费用；表示网损费用；表示阻塞费用。 4电网容量成本核算 电网容量成本反映了电网投资的成本和维护 成本，占过网费很大比例，直接关系到电网投资 能否回收的问题。根据管道沉积原理所述，在某 一时段， 根据负荷预测得到的平均负荷的结果， 得 出的大用户需要支付的容量成本可以表述为 = 1 =1 11+ / ， year (2) 式中为第条潮流通过路径的总投资费用； 为贴现率； 为回收年限；为潮流通过的路径； ，year为第 条线路一年内的预测输电总量。式 (2) 反映单位电量中所蕴含的电网投资成本的分摊， 解决了电网固定成本回收问题。 5线损费用 对于线路损耗可以通过平均线损率求得： SDY( )= ( )(3) 式中 SDY ( ) 为时段的单位线损费用； ( ) 为 时刻的单位发电成本，可以根据平均发电成本 计算； 为线损率。 式 (3) 采用目前电网公司最常用的网损率来 计算直购电电价中的网损成本分摊问题。这样既 简单方便，又能有效评估出网损成本。当然对于 电网公司所给的网损率，必须由有关的中间部门 来监督核查，以免虚报网损率。 11223344 123 123 123 图 1电网简化图 电力科学与工程402008 年 6线路阻塞费用 针对大用户直购电的用户负荷稳定， 对电价灵 敏度不高的问题，根据管道沉积原理，可以把大用 户的负荷曲线修正成梯形状， 使每一阶梯为一个时 间段，并且在此时间段内负荷恒定。这样有： SDK= 1 =1 lne(4) = ,all max ，= max (5) 式中 ， all表示 时段所有负荷引入计算而得出的第 条支路潮流；表示时段线路中与直购电相关 的潮流； 表示目前线路的阻塞程度； 表示直购电 负荷在支路产生潮流所占的份额。一般取 =0.7。 式 (4) 将与直购用户相关的潮流在各线路上 的分布看作不变。 公式中的对数和指数分别表示两 个相关量的数学模型： 前者为大用户负荷所引起的 支路潮流所在支路的阻塞程度； 后者为大用户负荷 所引起的支路潮流所占用的支路容量份额。 对于 SDK (t) 的计算。考虑到大用户负荷的 潮流分布遵循管道沉积原理，即作为稳定的负荷， 其线路潮流也必定稳定， 所以把它作为线路中的恒 定分量。在重负荷时期，大用户负荷会产生一定的 阻塞费用， 而这个阻塞费用正是用于提高线路传输 容量而进行电网建设的资金；而在轻负荷时期，需 要鼓励大用户用电， 使阻塞费用作为负数加到过网 费中。实际上，阻塞成本在此体现为一种电网的机 会成本。 7电价计算策略 本文提出的方法是以我国电力市场初级阶段为 背景的前提下， 针对直购电用户负荷的特殊性制定 的。 假定电力市场中其他用户的电价模型是当量电 价模型，基本计算策略如下： （1） 每天电网公司对所有负荷使用日前的当量 电价模型计算电价，并在日前告知用户，从而指导 用户进行用电计划调整。 计算结果不作为直购电用 户的电价。 （2）根据电网负荷特征， 考虑过去历史负荷曲 线，把一年分成若干个时间段。一般可以按周或者 月划分。 （3） 根据大用户历史的负荷曲线和预测的负荷 曲线， 在每个时间段开始的前几天，根据前文所述 的公式计算出电价，把此电价告知给用户， 为用户 的用电计划给与建议：高价减负，低价增负。 实际上，这是两种电价模型的并行使用。利用 两种电价模型的特点和所针对的用户负荷特性的不 同，来实现优势互补。 8算例 算例针对如图 2 所示电网。 （1）传输线数据：为简单起见，各传输线的线 损与维护率，总投资和还贷年限均取 5%、200 万 元/km 和 40 年，年贴现率为 12%。 （2）简单假设电网年传输电量为 17 kW h。 （3）过网传输数据： 考虑规划时段同时有两项 过网输电的情况，第一项是节点 5 至 6 传输 100 MW 的电力，第二项也是从节点 5 发送 100 MW 电力，但以节点 4 为接收节点。 （4） 为计算方便用线路负载率表示阻塞程度参 数 。 计算结果如表 2、表 3 所示。项目 1 代表的是 从节点 5 传向节点 6 的过网费用， 项目 2 代表的是 从节点 5 传向节点 4 的过网费用。 可以看到，前者 路径长，占用的线路份额多，所以过网费相应比较 12 5 100 MW 100 MW 100 MW 2 437 3 21 图 28 节点系统 表 2计算结果 界面 首末 长度/容量/电抗/ 1时刻2时刻 号节点kmMW ( km 1) 负载率负载率 15 43601 0000.0380%65% 27 63601 0000.0370%58% 33 54801 0000.0475%70% 42 83601 0000.0385%68% 51 63601 0000.0390%62% 63 64801 0000.0488%57% 71 47005000.0692%63% 85 83601 0000.0374%71% 6 高。1，2时刻两项过网传输的线路负载率不同， 前者线路比较拥塞，后者负载率较低，这直接体现 在费用上的差异。 该模型充分反映用户地理位置的差异性和电网 阻塞程度，对电网的投资也给予充分的回报 9结论 根据大用户负荷特点，考虑到目前作为微观 经济信号表现良好的边际成本法的缺点，本提出 了一种新的过网费计算模型。模型既保证电网公 司固定成本投资的回收，也保证对电力消费提供 有效的经济信号，兼顾了文献 1 所提出的第一 市场原则和第二市场原则。算例证明了本模型简 单有效，针对性强。与过去的仅靠电价指导用电 计划的电价模型不同，本文提出的直购电电价模 型更有延展性：电价指导用电计划，用电计划又 影响电价的制定。 参考文献： 1言茂松. 当量电价体系及相关制度设计输电当量电价理 论与方法J. 电力系统自动化, 2003,27(14): 1-8. 2ShirmohammadiD, GribikPR, LawETK, etal. 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