CN106339905A - 一种基于电压和潮流跟踪的输电过网费定价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种基于电压和潮流跟踪的输电过网费定价方法，包括：对直流线路进行等效，整流侧等效为负荷节点，逆变侧等效为发电节点；利用基于电压的方法计算所有节点的兆瓦公里；找出与直流线路首端和末端相连的线路，对等效节点的兆瓦公里进行潮流跟踪，跟踪到相应的发电和负荷节点；将该直流线路的兆瓦公里按照发电和负荷的分配比例分配到上述跟踪到的节点；将每个节点的交流兆瓦公里和直流兆瓦公里相加，得到节点总的兆瓦公里，再计算区域的兆瓦公里；修正区域兆瓦公里，并计算出各区域的过网费。本发明的方法考虑我国存在多条高压直流输电线路的情况，对电网规划及发电厂选址提供更为精确的指导信息。

Description

一种基于电压和潮流跟踪的输电过网费定价方法

技术领域

本发明涉及电网输电定价领域，特别涉及一种基于电压和潮流跟踪的输电过网费定价方法。

背景技术

输电定价是电力市场中的关键环节，也是我国当前电力市场改革的重要任务。国家发展改革委、国家能源局印发的《关于推进输配电价改革的实施意见》明确指出，建立规则明晰、水平合理、监管有力、科学透明的独立输配电价体系，形成保障电网安全运行、满足电力市场需要的输配电价形成机制。新一轮的电力体制改革，总体思路是“管住中间，放开两头”，推进市场化。由此可见，在新的电力市场改革背景下，研究合理的输电定价方法显得尤为重要。

目前，国际上输电费用分摊的方法有邮票法、潮流跟踪的方法、兆瓦公里法、分布系数的方法等。在实行电力市场的地区和国家中，也采用了不同的输电费用分摊方法。

国内外已有学者对英国的输电定价模式进行了研究，对过网费和并网费的定价机制进行了分析，但目前的研究只对英国输电定价基本原理进行了介绍，但并计算方法进行等细节问题进行深入研究，而我国电网结构复杂，将英国输电定价方法运用到国内，制订具体可行、可操作的输配电定价方案是非常重要的。

发明内容

本发明的目的在于克服英国输电定价方法没有考虑直流输电线路的缺点与不足，由于我国存在多条高压直流输电线路，在计算输电价格时需要考虑。本发明提出了一种基于电压和潮流跟踪的输电过网费定价方法。其结果显示，发电和用户双方都能获得较好的经济信息。该模型计算方法可为我国包含直流输电线路的网络的输配电定价提供借鉴。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于电压和潮流跟踪的输电过网费定价方法，包含统计区域信息、线路折算和直流线路处理、计算区域兆瓦公里、计算区域过网费这四个主要步骤。

1)统计区域信息：统计各区域的发电出力和负荷需求；

2)线路折算：利用线路折算系数对各线路进行折算，将线路长度折算为基准长度；

3)直流线路处理：利用上述的直流线路处理方法，对直流线路进行特殊处理。首先对各节点、支路的信息进行筛选，节点首端或者末端和直流线路有相同的节点，则可知其与直流线路相连；对直流线路进行等效，整流侧等效为负荷节点，逆变侧等效为发电节点，此时可暂时忽略直流线路的影响。

4)计算区域兆瓦公里：

a)计算节点交流线路兆瓦公里。调用潮流计算程序、基于电压的方法计算程序，利用潮流计算程序和基于电压的方法计算程序将得到各节点对线路功率的影响；将各节点对线路功率的影响与线路折算处理后的长度相乘，即得到节点的兆瓦公里，这其中也包含了等效节点的兆瓦公里。

b)计算节点直流线路兆瓦公里。从所给数据中获取所有直流线路流过的功率以及长度，得到所有直流线路的兆瓦公里。

c)等效节点的交流兆瓦公里分摊至各节点分摊到跟踪到的发电节点和负荷节点。

d)将所有直流线路的兆瓦公里按照发电和负荷的分配比分摊到上述跟踪到的发电节点和负荷节点，称为节点的直流兆瓦公里。

e)计算区域兆瓦公里。将每个节点的交流兆瓦公里和直流兆瓦公里相加，得到节点总的兆瓦公里；最后根据各区域的注入功率比例，求得区域的兆瓦公里。

5)计算区域过网费：区域兆瓦公里乘以系统扩建系数E和安全因数S得到区域初始费用T。其中，系统扩建系数反映单位长度典型线路的费用，安全因子反映系统对安全裕度的要求造成的系统冗余容量的成本。由于步骤4得到的的域兆瓦公里计算得到的输电过网费可能不满足从发电和负荷获得的收益的比例，需要对区域兆瓦进行修正。修正之后的各区域兆瓦公里，计算各区域的过网费。

相比于现有技术，本发明具有以下有益的技术效果：

由于我国存在多条高压直流输电线路，在计算输电价格时需要考虑。本发明提出了一种基于电压和潮流跟踪的输电过网费定价方法。其结果显示，发电和用户双方都能获得较好的经济信息。该模型计算方法可为我国包含直流输电线路的网络的输配电定价提供借鉴。

附图说明

图1为本发明所述一种基于电压和潮流跟踪的输电过网费定价方法的流程图。

图2为网络线路的结构示意图。

具体实施方式

如图1，一种基于电压和潮流跟踪的输电过网费定价方法，包含以下步骤：

步骤一：获得网络数据。统计各节点的发电出力和负荷需求，获取线路的长度与电抗信息；

步骤二：线路折算。利用线路折算系数对各线路进行折算，将线路长度折算为基准长度；

步骤三：直流线路等效。找出所有的直流线路，对直流线路，整流侧等效为负荷节点，逆变侧等效为发电节点；

步骤四：利用基于电压的方法，依次计算每个节点(包括等效节点)对网络所有线路的交流兆瓦公里。具体步骤如下：

(1)计算节点i的等效注入电流I_i：

I_i＝(P_i+Q_ij)/V_i

其中P_i、Q_i、V_i分别为节点i的有功功率、无功功率和电压；j为复数；

(2)计算节点i注入电流在节点m产生的电压V_m,i：

V_m,i＝Z_m,iI_i

(3)计算市场参与者j在节点i在线路mn上引起的功率S_mn,i：

$S_{mn,i}=V_{m,i}{I}_{mn}^{*}$

其中I_mn为线路mn上的电流。

(4)计算节点i的交流兆瓦公里M_i：

节点的兆瓦公里为节点在所有线路上引起的功率乘上线路长度的总和

M_i＝∑S_mn,i×l_mn；

其中l_mn为线路mn的长度。

步骤五：利用潮流跟踪的方法计算发电机和负荷对直流线路潮流的贡献。首先根据数据算得直流线路的兆瓦公里Pl_dk＝P_dk×l_dk(k≤s)，假设与直流线路首端相连的支路数为p，则分摊到对应节点的直流兆瓦公里为：

其中为各条相连支路上的潮流占比，是使所有的负荷节点的注入功率置零而得到新的潮流后，线路潮流占流经节点的潮流获得的。

同理，假设与直流线路末端相连的支路数为q，则分摊到对应节点的直流兆瓦公里为：

其中为各条相连支路上的潮流占比，是使所有的发电节点的注入功率置零而得到新的潮流后，线路潮流占流经节点的潮流获得的。

步骤六：利用潮流跟踪的方法计算发电机和负荷对等效负荷节点和等效发电节点兆瓦公里的贡献：首先在步骤四中我们已经可以算得等效负荷节点和等效发电节点的交流线路兆瓦公里M_i，但是实际上该点并无实际意义上的兆瓦公里，因此需要利用潮流跟踪法将等效节点的兆瓦公里归因至各个发电节点，具体的计算方法与步骤五一样，唯一有所区别的是分摊的是本步骤分摊的是等效节点的兆瓦公里，而步骤五分摊的是直流线路的兆瓦公里，两者都不可少。

如图2，所述潮流跟踪用于计算各发电机和负荷对直流线路和等效节点的贡献；

假设线路AB为直流线路，其他线路为交流线路，已经计算得到各条线路上的潮流；线路AB上的有功功率为P_AB；

按照潮流跟踪法计算线路DA、线路EA送过来的潮流对线路AB的影响P_AB-DA、P_AB-EA：

P_AB-DA＝P_AB×P_DA÷(P_DA+P_EA)

P_AB-EA＝P_AB×P_EA÷(P_DA+P_EA)

其中P_DA为线路DA上的有功功率，P_EA为线路EA上的有功功率；

按照潮流跟踪法对线路DA、EA上的潮流继续跟踪，可以得到不同发电机对线路AB潮流的贡献；同样，可以计算不同的负荷对线路AB潮流的贡献。

步骤七：通过将节点的直流兆瓦公里Pl_di和节点交流兆瓦公里M_i相加后得到各节点总的兆瓦公里，将各节点总的兆瓦公里按照该节点注入功率的比例算出区域兆瓦公里M_Zone。

步骤八：计算区域过网费。区域兆瓦公里乘以系统扩建系数E和安全因数S得到区域初始费用T。其中，系统扩建系数反映单位长度典型线路的费用，安全因子反映系统对安全裕度的要求造成的系统冗余容量的成本。由于得到的区域兆瓦公里计算得到的输电过网费可能不满足从发电和负荷获得的收益的比例，需要对区域兆瓦公里进行修正。修正之后的各区域兆瓦公里，计算各区域的过网费:

区域费用计算

T_G,h＝M_Zone,G,h×E×S；

T_D,k＝M_Zone,D,k×E×S；

其中T_G,h为发电区域h的费用，M_Zone,G,h为发电区域h的兆瓦公里；T_D,k为负荷区域k的费用，M_Zone,D,k为负荷区域k的兆瓦公里；

通过修正常数进行修正，修正常数C通过求解如下方程组获得：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_{CT,G}=\underset{j\∈G}{\mathrm{\Σ}}\[(M_{Zone,G,j}+C)\×E\×S\]\\ R_{CT,D}=\underset{j\∈G}{\mathrm{\Σ}}\[(M_{Zone,D,j}-C)\×E\×S\]\\ p=R_{CT,D}/(R_{CT,D}+R_{CT,G})\end{array}\right.$

其中R_CT,G为发电区域修正后的收入，M_Zone,G,j为发电区域的兆瓦公里；R_CT,D为负荷区域修正后的收入，M_Zone,D,j为负荷区域的兆瓦公里；p为负荷区域修正后的收入占总收入的比例值；

用下式计算出的修正常数C修正各区域的主网费用：

T_CT,G,h＝(M_Zone,G,h+C)×E×S/1000；

T_CT,D,k＝(M_Zone,D,k-C)×E×S/1000；

其中T_CT,G,h为发电区域n的输电过网费，T_CT,D,k为负荷区域k的输电过网费。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于电压和潮流跟踪的输电过网费定价方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、统计区域信息，获取各个节点注入功率的信息，利用折算系数对各线路进行折算，将线路长度折算为基准长度；

S2、找出所有的直流线路,对直流线路等效，整流侧等效为负荷节点，逆变侧等效为发电节点，这样就能够在网络中暂时不考虑直流线路的因素；

S3、在暂时不考虑直流线路的影响的条件下，利用基于电压的方法计算每个节点的交流兆瓦公里，即根据潮流结果和各节点的注入功率，求出各注入电流分量对线路首端电压的影响；

S4、找出与直流线路首端相连的线路，对直流线路的兆瓦公里数进行逆流跟踪，跟踪到发电节点，找出与线路末端相连的线路，进行顺流跟踪，跟踪到负荷节点；该条直流线路的兆瓦公里按照发电和负荷的分配比例分配到上述跟踪到的发电节点和负荷节点，称为节点的直流兆瓦公里，将每条直流线路分配到各节点的直流兆瓦公里相加，得到每个节点总的直流兆瓦公里；

S5、然后对等效节点的兆瓦公里数同样进行潮流跟踪；

S6、将每个节点的交流兆瓦公里和直流兆瓦公里相加，得到节点总的兆瓦公里；最后根据各区域的节点信息，求得区域的兆瓦公里，采用发电机和负荷分摊一定比例的方法，若不满足从发电和负荷获得的收益的比例，需要进行修正，计算出各区域的过网费。

2.根据权利要求1所述基于电压和潮流跟踪的输电过网费定价方法，其特征在于，所述步骤S1具体包含以下步骤：

S101、输入信息：输入各个节点发电和负荷信息、输电线路的网络结构信息；

S102、统计区域信息：计算各区的发电出力和负荷需求；

S103、线路折算：利用线路折算系数对各线路进行折算，将线路长度折算为基准长度。

3.根据权利要求1所述基于电压和潮流跟踪的输电过网费定价方法，其特征在于，所述步骤S3具体包含以下步骤：

S301、计算节点i的等效注入电流I_i：

I_i＝(P_i+Q_ij)/V_i

其中，P_i、Q_i、V_i分别为节点i的有功功率、无功功率和电压；j为复数；

S302、计算节点i注入电流在节点m产生的电压V_m,i：

V_m,i＝Z_m,iI_i

S303、计算市场参与者j在节点i在线路mn上引起的功率S_mn,i：

$S_{mn,i}=V_{m,i}{I}_{mn}^{*}$

其中，I_mn为线路mn上的电流；

S304、计算节点i的交流兆瓦公里M_i：

节点的兆瓦公里为节点在所有线路上引起的功率乘上线路长度的总和

M_i＝∑S_mn,i×l_mn；

其中l_mn为线路mn的长度。

4.根据权利要求1所述基于电压和潮流跟踪的输电过网费定价方法，其特征在于，步骤S4或S5中，所述潮流跟踪用于计算各发电机和负荷对直流线路和等效节点的贡献；

假设线路AB为直流线路，其他线路为交流线路，已经计算得到各条线路上的潮流；线路AB上的有功功率为P_AB；

按照潮流跟踪法计算线路DA、线路EA送过来的潮流对线路AB的影响P_AB-DA、P_AB-EA：

P_AB-DA＝P_AB×P_DA÷(P_DA+P_EA)

P_AB-EA＝P_AB×P_EA÷(P_DA+P_EA)

其中P_DA为线路DA上的有功功率，P_EA为线路EA上的有功功率；

按照潮流跟踪法对线路DA、EA上的潮流继续跟踪，得到不同发电机对线路AB潮流的贡献；同样，计算出不同的负荷对线路AB潮流的贡献。

5.根据权利要求1所述基于电压和潮流跟踪的输电过网费定价方法，其特征在于，所述步骤S6具体为：计算得到每个节点的兆瓦公里，区域的兆瓦公里为区内所有节点兆瓦公里的加权平均值；区域兆瓦公里乘以系统扩建系数E和安全因数S得到区域初始费用T；其中，系统扩建系数反映单位长度典型线路的费用，安全因子反映系统对安全裕度的要求造成的系统冗余容量的成本；

区域费用计算

T_G,h＝M_Zone,G,h×E×S；

T_D,k＝M_Zone,D,k×E×S；

其中T_G,h为发电区域h的费用，M_Zone,G,h为发电区域h的兆瓦公里；T_D,k为负荷区域k的费用，M_Zone,D,k为负荷区域k的兆瓦公里；

通过修正常数进行修正，修正常数C通过求解如下方程组获得：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_{CT,G}=\underset{j\∈G}{\mathrm{\Σ}}\[(M_{Zone,G,j}+C)\×E\×S\]\\ R_{CT,D}=\underset{j\∈D}{\mathrm{\Σ}}\[(M_{Zone,D,j}-C)\×E\×S\]\\ p=R_{CT,D}/(R_{CT,D}+R_{CT,G})\end{array}\right.$

其中R_CT,G为发电区域修正后的收入，M_Zone,G,j为发电区域的兆瓦公里；R_CT,D为负荷区域修正后的收入，M_Zone,D,j为负荷区域的兆瓦公里；p为负荷区域修正后的收入占总收入的比例值；

用下式计算出的修正常数C修正各区域的主网费用：

T_CT,G,h＝(M_Zone,G,h+C)×E×S/1000；

T_CT,D,k＝(M_Zone,D,k-C)×E×S/1000；

其中T_CT,G,h为发电区域n的输电过网费，T_CT,D,k为负荷区域k的输电过网费。