输电服务及定价课件

转运服务转运的定义及数学描述

所谓转运，是指由电网公司提供的将电能通过电网从一地输送到另一地的一种输电服务。在这个过程中，提供转运服务的是电网公司，接受服务的是签订了购电合同的供电企业和用户的共同代表，在经济上与电网公司相互独立。电网公司也可以将电能买进，然后再卖给用户，在这个过程中，电网公司虽然也提供输电服务，但与转运有很大的不同。转运服务转运的定义及数学描述一个转运业务一般需要较长的时间来完成，设为T，T可以是几个月，也可是数年，可能不是连续进行的，因此可将时间分成NT个时间段，每个时间段内是连续的。可用下式来表示：其中，Ti为开区间（ai,bi）,ai和bi分别为各个时间段的起始时刻和终止时刻。且满足：

转运服务转运的定义及数学描述在一个转运业务中，包含一个功率注入集Ni和一个功率流出集No，分别称为节点入集和节点出集。且在任意转运时段内有：

这说明系统中的节点，在任意转运时段内，要么属于节点入集，要么属于节点出集，因为功率一定是异地输送的。转运服务转运的定义及数学描述功率转运：对于一个转运业务，如果要求在任意时刻t满足流入电网的总转运功率等于流出电网的总转运功率，即：转运服务转运的定义及数学描述电能转运：对于一个转运业务，如果不要求在任意时刻t满足流入电网的总转运功率等于流出电网的总转运功率，而只要求在转运时期T内，转运能量达到平衡，即：转运服务转运的成本分析与转运业务有关的成本包括：1）输配电设备投资成本输配电设备主要包括输送电能的输电线、变压器、断路器等一次设备，也包括PT、CT、保护等二次设备，还包括变电站厂房等基建投资，这些均需要在使用这些设备过程中将投资收回。除此之外，还要考虑资金的时间价值及通货膨胀。

转运服务转运的成本分析2）运行维护成本包括电网公司每年的运行维修费、行政管理费、职工工资、税费、保险等。3）网损成本输电公司的网损也是输电公司在提供输电业务时必须计及的成本。由于计算机的发展，如果我们知道系统的负荷情况和转运业务的负荷要求，是可以将网损成本追溯给该转运业务的。转运业务可能引起网损的增加，也可能引起网损的减小，如何计及网损的减小有不同的方法。转运服务转运的成本分析5）阻塞成本

阻塞成本是指当电网公司在承担输电业务时，可能会因为某条输电线或变压器发生过负荷而重新进行发电计划的调整而引起的额外附加费用。将阻塞成本计入到转运费目前有两种观点：一是阻塞成本由全部输电业务承担；二是由“主要”产生阻塞的输电业务承担;第一种情况违背了市场的公平原则。负荷较轻的或未流经阻塞线路的输电业务理应少承担或不承担。第二种情况似乎很公平，但有两个问题难以解决，一是如何确定引起阻塞的输电业务？这是一个比较复杂的问题。另一个是即使能够确定引起阻塞的输电业务，由于所有的阻塞成本都由输电业务承担，使得电网公司可以“放任”阻塞成本的增加，甚至可以通过延缓新线路的建设和延长线路检修时间认为的“制造”阻塞以便获得更多的利润。转运服务转运费用的计算1）邮票法邮票法是指在计算转运费用时，按照输电电量与转运电价的乘积进行计算。即：

FW=W*PW其中：

FW---某个转运业务的费用；

W----该转运业务的转运电能量；

PW---转运电价；转运服务转运费用的计算2）合同路径法合同路径法不同于邮票法，在进行转运费计算时，由于不同的转运输电业务会使用不同的线路，因此，一个转运输电业务的成本被分成两个部分，一部分是线路的折旧成本，另一部分是其他成本。其他成本按照转运输电业务的输送电量进行平均分摊，而线路的折旧成本则按照各个转运输电业务在线路中的使用程度进行分摊。描述各个转运输电业务在线路中的使用程度的物理量一般为流过线路的功率。转运服务转运费用的计算2）合同路径法基于合同路径法的某个转运业务的费用的数学表示：其中：PM表示电网公司制定的（国家规定）的利润率；

WT表示在T时间段内该转运输电业务的总输送电量，单位是MWh；ACW表示除去线路折旧成本以外的所有其它成本按照总输电电量(包括基本输电业务和转运输电业务)的平均输电成本。转运服务转运费用的计算2）合同路径法

Cl表示线路单位时间折旧成本，单位是元/小时；假设一年中该线路需要回收的成本为CY，则Cl为（CY/8760），CY是线路成本按规定能够获得的逐年折旧。

Kl(t)描述的是该转运输电业务对第l条线路在t时段的使用程度，它是一个不大于1的数，如果该转运输电业务独占此线路，则Kl(t)等于1，如果几个转运输电业务共享此线路，则各个转运输电业务的Kl(t)之和等于1，由于系统的负荷是随时间不断变化的，故该系数是时间的函数。转运服务转运费用的计算2）合同路径法

LW表示该转运输电业务使用的输电线路的集合。线路单位时间折旧成本Cl，利润率PM以及T时间段内该转运输电业务的总输送电量WT比较容易获得，平均输电成本ACW与邮票法的转运电价类似，需要依据历史数据进行预测。而确定Kl(t)则需要两个过程，首先需要确定各个转运输电业务在某个输电线路中引起的功率分量，其次再确定分摊成本的方法。转运服务转运费用的计算2）合同路径法合同路径法实现简单，成本分配合理，是比较实用的输电费用计算方法。但最主要的缺点是对系统网损成本没有进行成本追溯，甚至没有进行潮流计算，这对于网损成本比重较大的配电网来说问题尤为严重。同时还存在合同路径与物理路径不一致，导致不合理的成本分摊。转运服务转运费用的计算3）逐线计算法表示在t时段内第W个转运业务在第L条线路中引起的网损功率；表示在t时段内的实时电价；转运服务转运费用的计算Kl(t)描述的是该转运输电业务对第l条线路在t时段的使用程度。确定Kl(t)则需要两个过程，首先需要确定各个转运输电业务在某个输电线路中引起的功率分量，其次再确定分摊成本的方法。------功率分解潮流追踪原理。转运服务功率分解潮流追踪原理（1）按比例分配原则所谓按比例分配原则，是指对于系统中任意一个节点I，必然有一些向节点I注入有功功率的支路（包括连接在该节点的发电机支路），称为节点注入集；亦有一些从节点I流出有功功率的支路（包括连接在该节点的负荷支路），称为节点流出集；注入该节点的功率认为得到充分混合，因此，对于流出节点I的任意一个支路的有功功率，将按照节点注入集各支路注入该节点的有功功率比例进行分解，得到各个电源在该支路中的相应分量。转运服务功率分解潮流追踪原理J40MW70MWmIK60MW30MWL举例：如图有4条线路都连接在第I个节点上，两条流入，两条流出。通过节点的总功率Pi=40+60=100MW,其中40%是由j-I线路提供的，60%是由k-I线路提供的.我们假设从节点流出的功率都是按比例分配的，因此I-m线路流出的70MW中，70*40%=28MW是由线路j-I提供的，70*60%=42MW是由线路k-I提供的。同样I-L线路流出的30MW中30*40%=12MW是由线路j-I提供的，30*60%=18MW是由线路k-I提供的。转运服务功率分解潮流追踪原理（2）潮流追踪法—逆流追踪原理可得：移项：用矩阵表示：转运服务功率分解潮流追踪原理（2）潮流追踪法—逆流追踪原理其中Au是（n*n）阶逆流分布矩阵。P是节点通过有功功率列向量。所以Au矩阵的第（i,j）个元素为：转运服务功率分解潮流追踪原理（2）潮流追踪法—逆流追踪原理如果存在，则：则，它的第i行等于：这个方程表明第k个发电机对第i个节点的贡献等于转运服务功率分解潮流追踪原理（2）潮流追踪法—逆流追踪原理同样，负荷需求PLi也可以从Pi中计算出来：这个方程表明，第K个发电机对第i个节点所接的负荷的贡献等于：转运服务功率分解潮流追踪原理（3）潮流追踪法—顺流追踪原理当考察节点i输入功率时，节点i的总功率（输入功率或输出功率的总和）Pi可表示为：其中：ad,i是从节点i直接流出有功功率的节点（相关线路的有功必须是离开节点i）；Pi-l是由线路i-l流出节点i的功率；PLi是节点i的负荷有功功率。|Pi-l|=|Pl-i|,取Cli=|Pl-i|/Pl,转运服务功率分解潮流追踪原理（3）潮流追踪法—顺流追踪原理可得：移项：用矩阵表示：转运服务功率分解潮流追踪原理（3）潮流追踪法—顺流追踪原理其中Ad是（n*n）阶顺流分布矩阵。P是节点通过有功功率列向量。所以Ad矩阵的第（i,l）个元素为：转运服务功率分解潮流追踪原理（3）潮流追踪法—顺流追踪原理如果存在，则：则，它的第i行等于：这个方程表明第k个负荷对第i个节点的贡献等于转运服务功率分解潮流追踪原理（3）潮流追踪法—顺流追踪原理

注意：Pi也等于该节点的有功电源PGi和流入节点i的各个线路中的有功功率的总和。因此，可以用按比例分摊原则计算线路j-i向节点i的流入功率。转运服务功率分解潮流追踪原理（3）潮流追踪法—顺流追踪原理同样，第i个节点的发电机有功输出PGi也可以从Pi中计算出来：这个方程表明，第K个负荷中有下式的功率来自第i个节点所接的发电机：转运服务线路成本的追溯首先给出几个定义：（1）支路通过功率：支路通过功率是指支路实际输送的功率。事实上，它是指流出支路的功率，它反映了系统对该线路的总的使用程度，是进行线路成本追溯的基础，而且它不包含线路上的损耗功率。转运服务线路成本的追溯一般地，如果用和分别表示线路ij的始端和末端功率，参考方向以离开节点为正。则线路通过功率定义为：转运服务线路成本的追溯

Pij>0,表示支路有功的实际流向由i到j。则|Pij|包含支路的有功功率损耗，而|Pji|不含支路的有功功率损耗，因此应采用|Pji|来描述线路的通过功率。但是因为Pji<0，故在前面加上负号，使得P(ij)

>0,即描述了支路ij输送功率的大小，也描述了功率输送的方向。转运服务线路成本的追溯反之，Pij<0,表示支路有功的实际流向由j到i。则|Pij|不包含支路的有功功率损耗，而|Pji|包含支路的有功功率损耗，因此应采用|Pij|来描述线路的通过功率。因为Pij<0，使得P(ij)

<0,即描述了支路ij输送功率的大小，也描述了功率输送的方向。对Pij=0的情况，则按无功的流向进行判断。转运服务线路成本的追溯（2）支路转运功率：支路转运功率是指支路通过功率中包含的由某个转运输电业务在支路中引起的功率分量。它反映了各个转运输电业务对该线路的使用程度。

转运服务线路成本的追溯其中：表示第W个转运业务在线路ij上产生的转运功率。和分别表示线路ij首端和末端的电压向量。表示第W个转运业务在线路ij上产生的电流分量。参考方向i由到j。

表示支路总潮流中首端的有功功率。转运服务线路成本的追溯（3）支路基本功率：支路基本功率是指支路通过功率中包含的由基本输电业务引起的功率分量。基本输电业务是指电网公司“购电再卖出”电能的业务。转运服务线路成本的追溯（4）定理：电网中任意支路ij上所有的转运输电业务引起的功率分量加上基本输电业务在支路ij上引起的功率分量与支路通过功率相等。即：

转运服务线路成本的追溯在输电业务的所有成本中，线路成本是一个比重比较大的成本项。一般来说，线路成本是可以应用成本分配的方法将之分配给各个转运输电业务和基本输电业务的。如果历史上各个线路成本的投资折旧数据比较完整，最好采用成本追溯的方法将线路成本按照各个输电业务对线路的使用程度追溯给各个输电业务。各个输电业务对某个线路的使用程度一般按照各个输电业务在该线路中引起的功率进行描述，可用前面定义的支路转运功率和支路基本功率来解决。转运服务线路成本的追溯目前线路成本追溯的方法主要有四种：1）兆瓦英里法（MW-Mile）2）绝对值法（ModularMethod）3）零反向潮流法（ZeroCounter-flowMethod）4）优势潮流法（DominantFlowMethod）转运服务线路成本的追溯1）兆瓦英里法（MW-Mile）在计算潮流以后，分别将支路通过功率、支路转运功率和支路基本功率求出，并分别取对应的有功功率项，即：P(ij)表示支路通过有功功率、Pijw表示支路转运有功功率、Pijb表示支路基本有功功率。如果线路ij在该年度的总成本用C(ij)表示，基本输电业务应承担线路ij的成本用Cb(ij)，转运输电业务应承担线路ij的成本用Cw(ij)，则有：转运服务线路成本的追溯1）兆瓦英里法（MW-Mile）

其中，Pij.max表示线路的最大输电有功功率，描述的是线路的输送能力。转运服务线路成本的追溯1）兆瓦英里法（MW-Mile）因此，转运输电业务应承担的总线路成本Cw，基本输电业务应承担的总线路成本Cb分别为：其中，L表示所有线路起止编号组的集合。转运服务线路成本的追溯1）兆瓦英里法（MW-Mile）该方法因为没有经济学基础而遭到批评，但是，这种方法在某些情况下仍然可用，特别是在解决输电网优化规划时，由于该方法使用了最大输电功率Pmax而得到应用。同时，也正是由于该方法使用了最大输电功率Pmax作为成本分配基数，导致了线路成本不能完全得到回收或回收不准确，因为：

该方法有待改进。转运服务线路成本的追溯2）绝对值法（ModularMethod）在计算潮流以后，分别将支路通过功率、支路转运功率和支路基本功率求出，并分别取对应的有功功率项，即：P(ij)表示支路通过有功功率、Pijw表示支路转运有功功率、Pijb表示支路基本有功功率。如果线路ij在该年度的总成本用C(ij)表示，基本输电业务应承担线路ij的成本用Cb(ij)，转运输电业务应承担线路ij的成本用Cw(ij)，则有：转运服务线路成本的追溯2）绝对值法（ModularMethod）

其中，PM(ij)的绝对值由下式决定：转运服务线路成本的追溯

2）绝对值法（ModularMethod）该方法的特点是能够将线路的成本完全回收。对于线路未用到的容量部分，作为备用，可以在研究辅助服务收费中与输电业务进行组合回收。该方法也有不足，比较大的问题是由于在功率变量上均取了绝对值，因此对于某些产生与线路通过功率方向相反的支路转运功率的转运输电业务仍然按照与线路通过功率方向相同的支路转运功率的转运输电业务一样对待，因此产生明显的不公平。转运服务线路成本的追溯3）零反向潮流法（ZeroCounter-flowMethod）在计算潮流以后，分别将支路通过功率、支路转运功率和支路基本功率求出，并分别取对应的有功功率项，即：P(ij)表示支路通过有功功率、Pijw表示支路转运有功功率、Pijb表示支路基本有功功率。如果线路ij在该年度的总成本用C(ij)表示，基本输电业务应承担线路ij的成本用Cb(ij)，转运输电业务应承担线路ij的成本用Cw(ij)，则有：转运服务线路成本的追溯3）零反向潮流法（ZeroCounter-flowMethod）其中，P+(ij)的绝对值由下式决定：转运服务线路成本的追溯3）零反向潮流法（ZeroCounter-flowMethod）

Pijw+表示的含义如下：

Pijb+表示的含义如下：转运服务线路成本的追溯3）零反向潮流法（ZeroCounter-flowMethod）此方法的特点是也能将线路的成本完全回收，同时，对于某些产生与线路通过功率方向相反的支路转运功率或支路基本功率的输电业务，该输电业务将不分担此线路的成本。但此方法仍然有不足，由于某些产生与线路通过功率方向相反的支路转运功率或支路基本功率的输电业务将不分担此线路的成本，而实际上该类输电业务仍然从该线路的运行中获利。转运服务线路成本的追溯4）优势潮流法（DominantFlowMethod）在计算潮流以后，分别将支路通过功率、支路转运功率和支路基本功率求出，并分别取对应的有功功率项，即：P(ij)表示支路通过有功功率、Pijw表示支路转运有功功率、Pijb表示支路基本有功功率。如果线路ij在该年度的总成本用C(ij)表示，基本输电业务应承担线路ij的成本用Cb(ij)，转运输电业务应承担线路ij的成本用Cw(ij)，则有：转运服务线路成本的追溯4）优势潮流法（DominantFlowMethod）优势潮流法将线路成本C(ij)分成两部分。一部分称为基本成本C1(ij)，用来描述与已经实际使用的线路容量相关的部分成本，这部分线路成本将按照ZCM的方法进行成本分配；另一部分称为附加成本C2(ij)，用来描述与未被实际使用的线路容量相关的部分成本，这部分线路成本将按照MM的方法进行成本分配；转运服务线路成本的追溯4）优势潮流法（DominantFlowMethod）

C1(ij)和C2(ij)与C(ij)的关系有下式给出：转运服务线路成本的追溯4）优势潮流法（DominantFlowMethod）对于C1(ij)，采用ZCM法，有：转运服务线路成本的追溯4）优势潮流法（DominantFlowMethod）对于C2(ij)，采用MM法，有：转运服务线路成本的追溯4）优势潮流法（DominantFlowMethod）则输电业务应承担线路ij的成本为：

转运服务转运网损的分解一、支路网损功率支路网损功率是指某条支路实际消耗的总功率，包括有功损耗和无功损耗。设在潮流计算中已经计算出线路两端的功率，用和表示，参考方向为离开节点为正。则支路网损功率定义为：

转运服务转运网损的分解二、支路转运网损支路转运网损是指某个转运输电业务在某条支路中产生的网损。定义为：

表示第W个转运输电业务在支路ij上产生的网损。和分别表示支路ij两端的电压向量。表示第W个转运输电业务在支路ij上产生的电流向量。转运服务转运网损的分解三、支路基本网损支路基本网损是指某个基本输电业务在某条支路中产生的网损。定义为：

表示第W个基本输电业务在支路ij上产生的网损。和分别表示支路ij两端的电压向量。表示基本输电业务在支路ij上产生的电流向量。转运服务转运网损的分解四、定理：电网中任意支路ij上所有的转运输电业务引起的功率损耗分量加上基本输电业务在支路ij上引起的功率损耗分量与支路网损功率相等。即：转运服务----阻塞费用Cm1=20+0.05pA€/MWPA=700MW

Cm2=2