基于全成本电价的电网规划方案评估与优选

基于全成本电价的电网规划方案评估与优选

王俊达

国网山西省电力公司太原供电公司 山西 太原 030000

摘要：随着中国新一轮电力体制改革的序幕的拉开，在新电改的重点任务中，输配电价根据“准许成本加合理收益”的原则采用邮票法进行核定，仅能在空间上粗略地反映不同电压等级的供电成本差异性，无法充分、精确地体现用户在不同时间消费电能时应承担成本的差异性，进而影响电力市场的公平和效率。

关键词：全成本电价；电网规划；方案评估

引言

在电网运行与规划中，输电成本占比很大，仅靠传统节点电价回收的边际输电收益无法补偿总输电成本[9]。为此，在传统节点电价的基础上考虑了输电固定成本对供电成本的影响，采用潮流追踪法分摊输电固定成本，形成了能够反映用户消费时空差异性的电价机制，但该研究并未计入电网运维成本的影响，而典型的电网建设项目在运维阶段的成本费用往往占总成本的20%，因此在节点电价中还应考虑电网运维成本的影响。

1基于全成本电价的源–网-荷互动模式

1.1全成本电价

现行的节点电价体系没有根据负荷利用电网资源的程度分摊输电成本，在直流潮流不考虑网损且线路没有出现阻塞时，各节点电价没有差异，不能体现输电成本对电源与负荷时间和空间分布的影响。

本文定义的全成本电价包含发电全成本和输电全成本，发电全成本包含固定成本和变动成本，对于固定成本，将其折算到每度电。将两部分成本相加形成发电全成本；输电全成本也包含固定成本和变动成本，在考虑直流潮流的模式下，暂不考虑输电变动成本。运用潮流追踪法将发电成本和输电成本合理分摊到各节点形成具有显著性差异的全成本电价，在潮流变化时全成本电价也随之修正，始终保持全成本分摊的公平性和准确性。全成本电价的价值体现在：一方面，对于单个负荷而言，在电网运行状态变化时将产生不同的电价，精细反映负荷对电网利用程度的变化；另一方面，全成本电价随着高成本发电机组功率占比提高而逐渐提高，更好地引导电源投资、激励需求侧响应。

1.2考虑输电成本的经济调度

传统经济调度的优化目标是发电成本最小，在这种调度模式下，机组将按照发电成本从低到高依次发电。远离负荷中心的电厂单位发电成本低，但电网为此付出了较高的输电成本；负荷中心的电厂单位发电成本虽高，但电网为此付出的输电成本较低，且能够支撑电网安全稳定运行。传统的经济调度没有考虑输电固定成本对发电计划的影响，由此形成的电网潮流掩盖了电网投资的有效性。

为此，本文提出了考虑输电成本的经济调度新模式。在经济调度的目标函数中增加输电成本，使发电机出力的目标函数系数随着网络潮流的变化不断更新，发电计划更趋合理，接着考虑了电源与负荷应公平承担的输电成本，电源、电网、负荷基于此真实的成本互动起来，由此形成反映全成本的潮流。

考虑输电成本的经济调度根据发电机组应承担的发输电全成本优化发电计划，实现了负荷中心电厂出力增加，负荷需求就近满足，全网潮流减轻，提高电网安全裕度；同时能够根据考虑输电成本的经济调度所形成的潮流，甄别电网无效投资，促使电网企业理性规划、高效投资。

2基于全成本电价的电网规划方案评估方法

在用户侧，当前采用的目录电价机制难以体现用电的时空差异性，不利于市场的公平性。本文所提全成本电价能够根据负荷对电网资源的利用程度产生不同的电价，精细反映负荷真实造成的电源与电网成本。因此，本文以全成本电价作为用户电费的结算工具，并据此计算电网公司的售电收入。

本文将在保证电网规划方案安全性的前提下，重点关注和比较电网规划方案的成本和收入水平。负荷率为各线路在基态或N–1态的有功潮流除以线路有功传输容量。售电收入预测值为各方案全成本电价与预测负荷值的乘积。

采用全成本电价评估电网规划方案时，首先需要根据现有电网的拓扑结构和物理参数、未来负荷增长的预测情况，采用经验方法或优化方法形成线路规划方案，当涉及多条线路的规划时，应当考虑规划线路之间的组合；其次，针对不同的线路规划方案，采用基于全成本电价的评估指标体系对其安全性和经济性依次进行评估。在评估安全性时，以线路最大负荷率为关键指标；在评估经济性时，在计算各方案所需成本和相应收入的基础上采用“收入/成本”作为量化指标；最后，在保证安全性的前提下，选择收入成本比最高的方案作为最佳方案。

3间歇性电源高渗透电网输电规划方案形成和综合评选的流程

由于目前难以通过建立单个软件对电网规划规划方案进行全面的综合优化，因此，本文提出采用建立电网综合规划分析支撑平台，配置电网规划方案生成、优选和分析辅助软件，分阶段对方案进行排序和筛选，逐步选出最终推荐方案的办法。现有的电网规划优选辅助软件可作为获取电网规划复选方案集的重要工具，但由于方案生成及优选的途径可有多种，不同的规划软件也有一些差异，不能完全排斥方案生成的其他途径，因此目前应从多角度考虑，通过多途径形成复选方案集。在上述工作的基础上，经过方案筛选后，再对少数推荐方案的安全稳定性进行深入地计算分析，最后采用方案综合评价和排序方法，对推荐的若干个方案进行排序。

采用上述规划流程的优点有以下３个方面：①通过多种途径获取推荐方案集，可避免单一途径的局限性；②对初选方案集和推荐方案集进行不同深度的必要的补充计算，可减少部分计算量，逐步完善方案的配置以及修正其比选指标值；③对推荐方案的评选提供必要的补充评价指标，从而可对规划方进行较为全面地综合评价和排序。

为了提高工作效率，相应配置的电网规划辅助软件、支撑平台功能和结构，其中包括可对电网连锁反应过程进行仿真模拟的电力系统全过程分析软件。电网方案自动优选通常以方案的综合费用最小为目标，基本约束条件为电网运行基本要求和可靠性基本要求。通过上述途径求得推荐方案后，需按电力行业标准《电力系统安全稳定导则》的基本要求对其进行大扰动模拟校核，根据需要采取电网方案增强措施，然后进入流程的下一步骤。也可将添加的无功补偿等电网增强措施设为已定条件，或将部分待定的新增输变电设备改为已定的新增设备后，返回上一步，重新求解。

电网方案集自动生成，是根据电源点、负荷点、待扩展网络以及电网运行基本要求和可靠性基本要求等信息，自动生成电网规划方案并自动诊断和排除明显不合理或不合格的方案，然后将排序靠前的若干个方案作为推荐方案。其后的流程和前述的情况类似，也需进行大扰动模拟检核。

电网方案集人工构建是利用规划人员的经验、智能和人力，基于对各方面的情况的认知和分析，采用启发式之类的方法，形成若干个待选方案，其后的流程与上述情况类似。

结语

本文方法能够激励电源、电网、负荷基于真实成本充分互动，深入挖掘三者互动产生的价值；能够根据电源和用户对电网的利用程度，形成具有显著性差异的全成本电价，体现“谁受益，谁承担成本”的原则；引导潮流基于全成本合理分配，由距发电中心远处向近处适度地转移，激励用户需求侧响应，引导负荷需求就近满足，提升全网潮流的均衡度，有利于电网安全；将电网运行与发输电全成本相结合，以短期运行的价格信号和潮流分布，能够识别线路有效成本和无效投资，提升电网的投资效率。期待本文的学术思想对我国输配电价格改革与市场化运行有重要的参考价值。

参考文献

[1]夏清, 叶泽. 当前中国电力改革与电力市场建设的热点聚焦[J].中国电力, 2017, 50(4): 6.

[2]严宇, 李庚银, 李国栋, 等. 新一轮电改形势下电力直接交易组织情况分析[J].中国电力, 2017, 50(7): 33–37.

[3]陈典, 钟海旺, 夏清. 基于全成本电价的安全约束经济调度[J].中国电机工程学报, 2016, 36(5): 1190–1199.