電力市場下網損分攤方法綜述

翟偉君

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

關鍵詞：電力市場;網損分攤;平均網損;邊際網損;潮流跟蹤

1 ?引言

市場經濟國家在制定有關電價法規或進行相關問題的探討時，判斷的是非標準都離不開效益與公平。關于效益的內涵，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，輸電網的損耗雖只占全部成本很小的一部分（網損率由電氣緊湊系統（Compact Systems）的 到電氣長距離系統（Long Systems）的 ，典型值為 [2]），但是，對具體的交易和電網用戶而言，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、公平合理地確定網損分攤方案，是當前電力市場改革所面臨的重大課題。

2 ?網損分攤的基本思想及原則[4，5，6]

由于電能的產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絡從發電側傳送到用戶側。顯然，為適應多個發電方和多個用電方之間的交易，輸電網絡中所產生的功率損耗自然應該由所有發電方和用電方共同承擔。概括地講，在輸電網絡中進行功率交換的所有參與者都應該是網損的承擔者。

根據電路理論，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損分攤方法都不可能建立在嚴格的理論基礎之上，任何一種網損分攤方法都只能是啟發性的，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則。另外，確定網損的承擔者及各承擔者應分攤的數量，應該根據產生的原因，采用公平、合理的原則來確定。

網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，網損分攤策略就應遵循以下原則：（1）應能真實地反映各使用者利用網絡的程度;（2）對各使用者應該盡量公平，且分攤方案應始終如一，避免人為干預;（3）要能提供正確的經濟信號，引導資源的優化配置;（4）應能確保收支平衡;（5）分攤所基于的潮流應與事實潮流一致;（6）方案應容易理解且易于執行。

3 ?網損分攤的基本方法

目前，常見的網損分攤方法種類較多，主要歸結為兩大類：基于市場經濟類的網損分攤和基于電力系統類的網損分攤。基于市場經濟類的網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（平均網損分攤法、邊際網損系數法和潮流跟蹤法）。

3.1 平均網損分攤法[7，8]

平均網損分攤法即“郵票法”，不考慮輸電網的結構、輸電線路的電氣距離和輸送功率的起止位置，在全網范圍內按相同的網損系數進行分配。網損系數： ， 為節點號， 為第 個節點的有功出力或有功負荷， 為全網網損。節點 的有功出力或有功負荷應該分攤的網損量： 。

3.2 邊際網損系數法[7-10]

邊際網損系數法是一種對各節點上負荷或發電機進行網損分攤的靈敏度方法。節點注入功率的單位變化引起全網網損變化量的大小，稱邊際網損系數（marginal loss coefficients），簡稱MLC。

邊際網損系數（MLC）有正有負，但對于發電機節點和負荷節點有著不同的意義：對發電機節點而言，若MLC為正值，則表示該節點上有功出力的增加將會使系統總網損增加，因而，該節點上的發電機需要支付網損費用;相反，若MLC為負值，則表示該節點上有功出力的增加將會使系統總網損減少，因而，該節點上的發電機將得到獎勵。對于負荷節點，MLC的意義則與發電機節點完全相反。

邊際網損系數的模型和算法：

在已知潮流解的基礎上，可得到全系統總網損公式為：

盡管邊際網損系數的調整會部分弱化網損微增成本信號，但是這種調整會減少所分攤網損量波動的幅度，與不做調整相比，降低了發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確定的情況下，求解每個節點的注入功率如何在功率流出支路上分配的問題，即任意一個發電機發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，是基于同一節點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。

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

4 ?網損分攤主要解決方案應用分析

4.1 平均網損分攤法

這種網損分攤方法基于的數學基礎是，網損是節點功率的線性函數。網損承擔的大小與多少，同發電側的出力大小或用電側的電力需求多少成正比。不考慮輸電網的結構、輸電線路的電氣距離和輸送功率的起止位置，在全網范圍內按相同的網損系數進行分配。

該法特點：簡單、直接、透明、實用，基于發電側與用電側均可，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。目前各國的網損處理實際就是基于此，西班牙、英格蘭和威爾士及國內的東北電力市場均采用網損均攤的方法。

其優點是，網損計算相對穩定，有利于維持電力交易的同一性和流暢性，較少網損的波動，降低獨立發電廠投資風險。有助于產業政策的引導，引導投資從全區范圍內來改變區域電網的組成結構。有助于全網范圍的投資，特別是發展期的“坑口”、“港口”、“路口”電站的建設。但平均網損分攤法忽略了微觀網損變化，精細化程度不夠，不能提供電網短期、長期經濟運行的經濟學信號，市場競爭激勵信號不明顯，存在用戶間的交叉補貼。

4.2 邊際網損系數法

該方法的數學基礎是，數學微增量函數（偏微分方程），在全網潮流分布假定可知的情況下，節點注入功率的單位變化引起全網網損變化量的大小的微增量關系，邊際網損系數法是一種對各節點上負荷或發電機進行網損分攤的靈敏度方法。

這種分攤方法能反映各節點造成全網網損的微增成本信息，能夠提供過度的經濟信號，在現有電網結構情況下，通過市場的手段，引導電源或用戶的布局，促使潮流向網損減少的方向流動，以達到優化潮流、提高電網經濟效益的目的。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，邊際網損系數法的網損分攤量波動較大。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損量。

4.3 潮流跟蹤法

該法的數學基礎是基于現有網架結構為基礎，電網的實際潮流為網損計算依據。通過計算出輸電線路的功率組成和發電機與負荷間的實際功率傳輸關系，以求得各節點分攤的網損值作為網損分攤的依據。

該方法最大的優點是直觀的描述實際潮流的物理流向，基于交流潮流，準確反映系統的非線性，確定每個發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 ?結束語

文獻[7]介紹了一種英國國家電網公司采用系統操作員承擔部分網損的做法。因為系統操作員的調度決策影響輸電損耗，分攤網損到系統操作員，顯然具有經濟價值。把輸電風險轉移到系統操作員比直接分攤到用戶，更有利于降低輸電成本。但是，把網損處理與系統調度的功能相結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濟利益、系統安全性、經濟效益、透明度等目的。若能將跟蹤潮流法和邊際網損系數相互結合，構成一個綜合的網損分攤方法，那么這樣的方法可以避免邊際網損系數法分配網損的劇烈波動，從而降低用戶風險，又克服了跟蹤潮流法無經濟性指導的缺點，從而提高全網及用戶的經濟效益。

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