电力系统经济学原理第八章

1、输电投资，0，第8章输电投资，0，输电投资，输电投资，1，基本内容，8.1简介，8.2输电业务特点，8.3基于成本的输电扩建，1，输电投资，8.4基于价值的输电扩建，输电投资，2，简介，实现输电网络扩建主要有两种方式，即新建线路或升级现有设施。为了最大限度地提高全社会的经济福利，实现电力工业的长远发展目标，应该遵循成本最小的原则。建立输电网投资机制的两个发展方向：商业输电投资和基于监管激励的输电投资。第一种方法的理论基础是市场力量是促进输电投资和扩张的关键因素。第二种方法的理论前提是传输网络本质上是垄断性的，因此需要监管。输电投资，2，输电投资，3，基本内容，8.1简介，8.2输电服务特点，8

2、.3成本基础输电容量扩展，3，输电投资，8.4价值基础输电容量扩展，输电投资，4，输电服务特点，输电服务基本原则：发电厂和负荷位置不同，负荷需要通过输电网络才能实现用电，这就是输电服务存在的原因。随着生产者和用户之间距离的增加，传输服务的市场空间也将继续增加。传输业务的特点：传输具有自然垄断性：在现实中，很难想象一些投资者会决定建立一个全新的网络来与现有的网络竞争。此外，输电网络的最小经济规模也决定了输电是一种典型的自然垄断业务。输电投资，4、输电投资，5、输电业务的特点，输电是一项资本密集型业务。为了实现电力的远程安全传输，输电企业需要购买大量昂贵的设备。架空输电线路显然是输电业务中最常见的

3、昂贵设备。此外，变压器、开关和无功功率补偿设备的成本极高。传输资产使用寿命长。大多数传动设备的设计使用寿命约为2040年，有些甚至更长。传输网络具有规模经济性。电力传输的平均成本将随着电力传输量的增加而降低。输电投资，5，输电投资，6，输电业务特点，输电投资是不可改变的。输电线路一旦建成，输电企业就不可能为了获得更多的利润而将线路转移到其他地方。传输投资起伏不定。当一个新的输电设施建成时，其额定容量通常不完全等于容量需求值。新输电设施的投资频率非常快，通常以区块形式增加。商业传输。不是由受监管的地区输电企业，而是由一些不受监管的企业提供输电建设所需的资金。输电投资，6，输电投资，7，基本内容，

4、8.1简介，8.2输电服务特点，8.3成本基础输电扩建，7，输电投资，8.4价值基础输电扩建，输电投资，8.8.3.1输电能力投资水平设置。采用传统方法时，输电设施投资一般按以下顺序进行：输电企业根据人口和经济预测，对输电能力需求进行预测。输电企业应根据上述预测，制定扩张计划并提交监管机构。监管机构审查这些计划，并决定建设或升级哪些设施。输电公司利用股东或债券持有人提供的资金建造新的输电设施。新设施投入运行后，输电企业通过向电网用户收取必须支付的输电费来收回投资成本。输电投资，8，输电投资，9，输电容量投资水平设置，输电p输电投资，9，输电投资，10，输电容量投资水平的设定，采用基于成本的方法

5、来回收输电投资的优势和劣势：优势：可以保证输电公司的持续运营，这种方式是保证各方利益的最佳方式，也是保证输电成本具有一定的可预测性。缺点：输电能力的投资水平不能保证在经济上是最优的。输电投资，10，输电投资，11，8.3.2输电成本分摊，为了帮助输电公司收回投资成本，监管机构需要首先确定他们的许可收益。下一步需要做的是在使用输电网络的电力生产商和消费者之间分担嵌入成本。主要有以下几种方法：盖章法、合同路线法、兆瓦公里法、输电投资法、11、输电投资法、12、1。印花方法。为了获得网络使用权，所有用户必须向该地区的输电企业支付“系统使用费”。像邮票一样，费用一般与电力的来源和目的地无关，它只与用户

6、不在当地电力传输系统有关。优点：方法简单。缺点：每个用户支付的费用不能反映他们对网络的实际使用；只有区域传输网络的使用成本可以回收。当采用合同路径法时，通常在合同中规定一条连续的电气路径(即合同路径)，并且假定电能根据该路径在发电厂和输送点之间流动。在合同有效期内，生产商和用户同意支付一定的转让费，转让费与交付的电量成正比。通过转让费，公用事业可以收回合同线路内传输资产的部分成本。在保持简单性和可操作性的同时，与盖章法相比，合同路线法能更好地反映实际使用成本。然而，问题是交易的电力不仅会在合同路径中流动。为了确定电能在网络中的实际流动路径，经常要进行潮流计算。将计算出每个交易所对应的兆瓦公里数

7、。然后，将数量乘以单位传输容量的约定成本，得到的值就是传输成本。如果传输网络是线性系统，这种方法是非常严格的。传输网络不是线性的。交易评估中使用的基本趋势假设和交易的计算顺序将对最终计算结果产生不可预测的重大影响。输电投资，14，输电投资，15，以上三种评价方法，这三种方法都缺乏可信的经济理论支持。特别重要的是要注意，它们相应的传输成本与网络的平均成本成正比，而不是与增量成本成正比。上述方法不能提供正确的经济信号。然而，它们简单且易于操作，因此它们也被广泛使用。输电投资，15，输电投资，16，基本内容，8.1简介，8.2输电服务特性，8.3基于成本的输电扩建，16，输电投资，8.4基于价值的输

8、电扩建，输电投资，17，8.4.1输电价值的确定，假设为双母线，单线系统。不考虑网络损耗，忽略安全约束的影响。假设两台发电机的容量足够大，每台发电机可以独立承担1000兆瓦负荷的供电；假设输电线路有足够的容量来承担任何数量的输电任务。输电投资，17，输电投资，18，输电价值的确定。对于公共汽车B，可以从当地的电厂G2以45美元/兆瓦时的价格购买电力，或者从G1的远程电厂以20美元/兆瓦时的价格购买电力，这需要支付输电费用。如果输电成本低于25美元/兆瓦时，用户将选择从G1电厂购买电力，因为这样做所需的总成本将低于45美元/兆瓦时。从输电线路所有者的角度来看，电价超过25美元/兆瓦时不是一个好的

9、选择。本例中传输服务的价值为25美元/兆瓦时。传输投资，18，传输投资，19，确定传输值，当传输优先级从输电投资的角度来看，只有当输电线路的分摊成本低于25美元/兆瓦时，才能对建设进行真正的投资。如果当地发电厂的最大输出小于1000兆瓦，那么只有输电线路才能满足负载的电力需求。在这种情况下，输电线路的价值不再取决于当地发电的价格，而是与消费者购买电力的意愿有关。【例8-2】:输电边际值是线路潮流量、输电投资、19、输电投资、20、8.4.2输电需求函数的函数。在功率传输需求函数中，将给出舒和魏之间的功率传输值和功率流传输量F之间的关系：PT (f)=pW(F)-pS(F)-PT (f)表示功率

10、传输值。韦、舒的电价PW (f)和PS (f)均为潮流输送量f的函数，将两国的供给函数代入上式：pt(f)=130.02 ppw(f)-100.01 PPS(f)=30.02 ppw(f)-0.01 PPS(f)，输电投资，20，输电投资，21，输电需求函数。 舒和魏的发电量可通过连接线路上的功率流和本地负载的数量来表示：PS(F)=DS F PW(F)=DW-F传输值函数可表示为：pt(F)=30.02(DW-F)-0.01(DSF)pt=280.03 F(DS=500)； DW=1500)，输电投资，21，输电投资，22，输电线路所有者的收入，输电线路所有者的收入可以表示为线路可用容量的函

11、数：R(F)=pT(F) F=(28-0.03F)F输电收入是输电潮流的二次函数，输电容量为0，收入为0；传输容量最大，收入为0。传输容量=466兆瓦；输电收入最大，输电投资，22，输电投资，23，8.4.3输电供给函数。输电线路建成后，其年成本可分为两部分，即取决于线路容量的可变成本和与容量无关的固定成本。假设可变成本是容量的线性函数：CV(T)=k l T l -线路长度k -年边际成本T -线路容量，输电投资，23，输电投资，24，输电供给函数，年输电容量边际成本dCT/dT=k l年边际成本与输电投资成本有关，称为长期边际成本。除以一年中的小时数t0(=8760小时)，得到每小时的长期

12、边际成本，即传输供应函数：cT(T)=k l /t0。每小时的边际成本实际上是一个常数，与线路的传输容量无关。输电投资，24，输电投资，25，8.4.4最优输电容量，当输电的供求刚刚平衡时，输电容量是最优的。假设有一条长度为l=1000km公里、k=35美元/(MWkma)的输电线路，输电小时的长期边际成本为：cT=4美元/MWh输电价格为：pT=cT=4美元/MWh。从输电需求函数获得的最佳容量是：TOPT=800兆瓦，输电投资，25，输电投资，26，最佳输电容量。在图6-10中，舒和魏的节点价格是其各自产量的函数。当联络线的潮流受到联络线容量的限制时，两条曲线之间的垂直距离就是两国电力市场

13、中节点的价格之差。价格差异是与传输容量短缺相对应的短期传输边际成本。输电投资，26，输电投资，27，最佳输电能力，如果互连线的输电能力为800兆瓦，从舒到魏的流量为800 (F=T)，则短期边际运营成本为4美元/兆瓦时。这也意味着短期边际运营成本与互连线的长期边际成本完全相等。如果互联线路的所有者能够根据两个市场之间的节点差价收回成本(或者收取与差价相等的输电费)，此时的收入将与建设线路的成本完全相等。对于第六章的双节点系统，各自的可变发电成本来自两国的边际发电成本：cs=10 PS1/20.01 PS2 CW=10 PS1/20.02 w2当发电不受输电网络容量的限制时，为了实现发电成本最小

14、，输出分配为PS=1433.3MW；PW=566.7MW兆瓦互连线无约束潮流F=933.3MW兆瓦每个国家的发电成本和整个系统的发电成本：CS=24605美元/小时；CW=10578美元/小时CU=CS CW=35183美元/小时，传输投资，28，传输投资，29，线路约束成本和投资成本之间的折衷。无约束调度及其相应的成本称为最优调度和最优成本。如果传输容量为800瓦时，发电输出和相应的成本为1300瓦时，成本为21450美元/小时，功率为700瓦时，功率为14000美元/小时。在此约束条件下，总负载供电成本为35450美元/小时。约束和非约束条件下的成本差异称为约束成本或次优发电成本。DC=C

15、C-CU=267美元/小时，输电投资，29，输电投资，30，线路约束成本和投资成本之间的折衷，总输电成本等于输电系统建设成本和约束成本之和。电力传输投资。随着容量的增加，输电线路的建设成本将增加，但输电网络对发电调度的限制将减少，因此输电约束成本将降低。传输网络的发展应该以优化总传输成本为目标。右图显示，与上述示例相对应的最佳传输容量应为800兆瓦。31、输电投资，8.4.6负荷波动的影响。1.负荷时间曲线假设整个系统的负荷以同样的方式波动。一天被分成几个时间间隔，并且假定负载在相同的时间间隔内是恒定的。图8-5(a)中所示的负载时间特性显示了负载在一天的不同时间是如何变化的。将一天分为八个时

16、段，每个时段三个小时。在图8-5 (b)中，每个周期的负荷从高到低重新排列，以便从图中可以容易地找出一天中超过特定值的负荷的持续时间。输电投资，31，输电投资，32，负荷时间曲线，输电投资，32，输电投资，33，负荷时间曲线，如果负荷时间曲线有一段近8760小时，处理起来会很不方便，所以通常会做一定的总结。例如，通过总结具有相似值的负载，负载被减少到仅四个部分，导致图8-5的简化结果。输电投资，33，输电投资，34，负荷-时间曲线的应用实例。例8-3对于第6章中由舒和魏组成的双节点系统，考虑了负荷的影响进行分析。本例中采用的负荷时间曲线直接将负荷分为两个量段：高峰和低谷。高峰时段持续时间为3889小时；低谷期为4871小时。为了简单起见，假设两国的峰谷完全相同。输电投资，35，负荷时间曲线应用实例，为了确定最优水平的输电能力，折衷每年节省的能源费用的数额并分配给每年的输电费用。尽管可以通过分析方法直接计算最优容量水平，但是将给出不同传输容量水平下的各种成本分量，以确定总