基于潮流分解的输电成本分摊的改进方法

3　输电成本分摊的改进方法
3.1　改进措施
　　如果按照前面的方法进行输电成本分摊，输电交易的主要分量对整个输电成本有决定性的影响，相互分量的影响非常小；从而可能致使输电线路的过度利用，用户只注意单独交易的情况，而忽略整个输电系统的情况，特别是不同输电交易的相互影响对整个输电系统的影响。
　　由于输电容量不仅是为了给输电交易提供一个功率输送的通道，而且还对保证输电交易安全可靠进行提供了一定程度的备用。在此，根据输电线路投资建设的目标出发，将输电线路的固定投资成本分为容量利用部分（C_U、l）和可靠性效益部分（C_R、l）；容量利用部分的成本的回收按不同输电交易对线路利用的主要分量进行分摊，可靠性效益部分的成本按照输电交易的大小成比例分摊。进行改进后，上述计算输电固定成本的公式（6）和（10）分别改变如下：
　　
3.2　改进方法的计算步骤
　　基于潮流分解的输电成本分摊的改进方法的计算步骤如下：
　　（1）对于每一个输电交易t，基于相应的潮流计算方法和上述潮流分解原理，计算出其对输电网络潮流影响的主要分量；
　　（2）根据给定的成本数据，包括C_l和C_G，以及经济调度所得到的系统不平衡量IB^t，首先按给定的比例将C_l分为容量利用部分C_U,l-(1-q)C_l和可靠性效益部分C_R,l=qC_l，其中q为可靠性备用系数（一般为0.2左右），然后利用上述公式计算出与每一个交易有关的输电成本TC^t_M；
　　（3） 在步骤2的基础上，计算出与所有交易有关的输电成本TC_int，并按照输电交易的大小对其进行分摊得到TC^′_int；
　　（4） 由上述计算结果可以得到对应于输电交易t的总的输电成本为：
　　

4　算例分析
4.1 输电系统描述
　　为了验证前述输电成本分摊的计算方法，本章利用一个简化的输电系统进行计算说明，该输电网拓扑结构图如图1所示。
    其输电线路参数见表1。其中，线路电阻、电抗为标幺值；基准为：S_b＝100MVA，U_b＝500kV。假设某时段，输电系统上的输电交易有T₁、T₂和T₃，如表2所示。在本节计算中，不平衡功率向量为IB_t1=[0;0;0;0;0;0;real(S^Tk(7))]，发电机的平均成本或边际成本（单位：元/MW）向量为=C_G＝[0;0;0;0;0;0;150]，输电线路的运行及维护成本为OM=30元。

4.2 计算结果分析
　　利用基于潮流分解的输电成本分摊方法进行计算的结果见图2、3和4。其中，MFC_t_i为与交易t_i对应的固定成本的主要分量，IFC_t_i为与交易t_i对应的固定成本的相互分量；FC_t_i为与交易t_i对应的固定成本；TMFC为每一个交易所分摊的总的固定成本的主要分量，TIFC为每一个交易所分摊的总的固定成本的相互分量。
　　由图2，线路1的固定成本主要由T₂分摊，线路3、4和9的固定成本主要是由T₁分摊，线路6、7和8的固定成本主要是由T₃分摊。线路固定成本的主要分量占很大的比重，而相互分量的比重非常小，几乎可以忽略不计。

　　图3是每一个交易所分摊的固定成本的组成。T1的固定成本主要是由于分摊了线路2、3、4和9的固定成本；T₂的固定成本主要是由于分摊了线路1和2的固定成本； T₃的固定成本主要是由于分摊了线路6、7和8的固定成本。
　　图4是基于潮流分解的输电成本分摊方法计算所得出的每一个交易的总成本组成，可见，进行潮流分解后的输电交易的主要分量所分摊的固定成本的主要分量占绝对大的比重（约占总成本的95%左右）， 而与每一个交易有关的运行成本（即OC）和与所有交易有关的输电成本（包括固定成本的相互分量和输电系统的运行维护成本）只占非常小的比重（约占总成本的5%左右）。
　　利用本文提出的改进方法进行计算的结果见图5、6和7。其中，MFC_timod为与交易ti对应的固定成本的主要分量，IFC_timod为与交易ti对应的固定成本的相互分量；FC_timod为与交易ti对应的固定成本；TMFC_mod为每一个交易所分摊的总的固定成本的主要分量，TIFC_mod为每一个交易所分摊的总的固定成本的相互分量。

　　图5与图2比较可见，由于考虑了线路固定成本的容量利用部分和可靠性效益部分的划分，特别是可靠性效益部分对所有交易进行分摊，使得与单独交易有关的固定成本的主要分量减少，与所有交易有关的固定成本的相互分量增加。
　　图6与图3比较可见，由于将线路的固定成本分为容量利用部分和可靠性效益部分，使得线路固定成本中作为可靠性效益的部分成本在各交易间平均分摊，从而使线路固定成本的分摊趋于平和。
　　图7与图4比较可见，由于考虑了输电线路投资的可靠性效益，即对输电容量备用情况进行了考虑，使得改进后总成本中与所有交易有关的固定成本的相互分量所占的比重增加。
　　由上述计算结果可以看出，改进前的输电成本分摊方法中相互分量的影响很小，对成本分摊的影响也是微乎其微的。改进后的输电成本分摊方法，将输电线路的固定投资成本分为容量利用部分和可靠性效益部分来进行计算，不但可以满足输电线路投资建设的目标并合理地回收投资成本；而且相应地提高了输电成本中相互分量的比例，并按照利用份额对这部分成本进行科学合理的分摊，它对于输电成本的合理回收、促进输电系统的投资和指导用户合理地使用输电资源有着重要的意义。

5 结论
　　本文运用所提出的输电成本分摊的改进方法对一个简化的输电系统进行了计算，通过本文的研究工作和计算结果可以得出以下结论。
　　（1） 输电系统的经济技术特性使得输电定价问题显得更加复杂困难，根据不同的市场模式和定价目的选择合适的输电定价方法成为输电系统开放面临的主要问题。
　　（2） 由成本分摊情况可见，对于区分用户使用成本不同的输电设备问题、不同用户对输电设备的利用程度问题和输电系统环流问题等，潮流分解方法及其改进方法有了较好的解决和处理，比邮票法和合同路径法等更接近于实际系统的物理特性。
　　（3） 利用潮流分解方法进行计算的优点在于其利用AC潮流模型，对系统潮流的计算更为准确，能够考虑各个交易的相互分量的影响。尽管相互分量的影响比较小，但是相互分量的计及却是非常重要的，它对于确定一个科学合理的定价机制，对于输电成本的合理回收、促进输电系统的投资和指导用户合理地使用输电资源有着重要的意义。
　　（4） 利用算例结果对改进后的输电成本分摊方法进行解释说明，即将线路的固定成本分为容量利用部分和可靠性效益部分的意义进行说明，考虑了线路投资的目的及功能，并且据此对输电成本进行分类分摊。
　　（5） 本文提出的输电成本分摊的改进方法很容易运用于大规模的输电系统，与原有的软硬件具有很好的连接性和可移植性，其计算方法比较简单，易于操作，计算速度比较快，在理论和规则上很易理解，并且便于根据定价的目的进行修改运用。

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