天津发电权交易网损补偿测算研究

赵 新，魏 珍，王 涛，王 楠

（1.天津市电力公司，天津 300010；2.华北电力大学，北京 102206）

天津发电权交易网损补偿测算研究

赵 新1，魏 珍1，王 涛1，王 楠2

（1.天津市电力公司，天津 300010；2.华北电力大学，北京 102206）

在我国目前的输配电价机制下，发电权交易引起的系统损耗变化将直接影响电网企业的经济利益，需要对其进行合理的补偿。针对我国发电权交易的特点，分析了发电权交易的责任主体，并对网损补偿的范围进行了界定。结合国内外电力市场中网损处理的实践经验，归纳了网损补偿的3种途径。阐述了天津电网现行发电权交易网损补偿的基本原则及计算方法，并对该方法的利弊进行了算例分析，提出了天津电网理论网损补偿方案。

发电权交易；网损分摊；网损补偿

为了贯彻国家能源政策，根据《国务院批转发展改革委、能源办关于加快关停小火电机组若干意见的通知》［1］的精神，国家电网区域内均已开展了替代发电的实际工作。我国发电权交易主要以年度协商交易为主，由政府主导，电网公司搭建交易平台，秉承公开、公平、公正的原则，尽最大努力保持不同发电企业之间、发电企业和电网企业之间的利益格局相对稳定。目前我国的发电权交易主要有“上大压小”以及水电与火电之间的置换2种类型，本文主要研究燃煤发电机组之间的“上大压小”发电权交易。

我国主要依据各发电机组容量分配年发电利用小时数，按照各机组的合同完成率尽量趋同的原则进行发电调度，发电调度过程中产生的输、配电损耗，按照《输配电价暂行管理办法》［2］第18条中的规定，依据电压等级核定并列入销售电价中。但是，年度发电权交易改变了各机组的年度电量分配格局，在该电量结构下进行的发电调度改变了系统原有的潮流分布，并引起了输电损耗的变化。然而这部分输电损耗并没有列入销售电价中，电网公司无法通过购销差价对其进行分摊，这将对电网公司的经济利益造成损害。因此，作为责任主体的发电权交易方应对其引起的网损变化部分，对电网公司进行合理补偿。

1 发电权交易的特点和网损补偿范围的界定

随着“上大压小”与节能减排政策的实施，同时为履行对纳入各省“十一五”小火电关停规划并按期关停的机组在一定期限内（最多不超过3年）给予的发电量指标，各省区都在积极组织开展高效低耗机组替代低效高耗机组的发电权置换工作。发电权交易的交易规模逐年增加，对优化发电资源、促进电源结构调整具有重要意义，其主要特点如下：

（1）发电权交易中，替代机组多处于电网负荷边缘，均为500 kV及220 kV电压等级，装机容量较大，效率较高；被替代机组则多处于电网负荷中心，均为110 kV及以下电压等级，装机容量较小，供电煤耗较高。

（2）发电权交易类型多样，按照交易对象划分，不仅涉及不同发电企业之间的替代交易，同一发电企业不同发电厂之间的替代交易，还包括同一发电厂不同机组之间的本厂替代交易；按照交易机组性质划分，包括停机替代交易和非停机替代交易；按照交易范围划分，包括全省内机组之间和区域内机组之间的相互替代，即本区发电权交易和跨区域发电权交易。

由发电权交易的特点可知，发电权交易主要是处于电网负荷边缘的机组替代位于负荷中心的机组发电。为保证地区电力电量平衡，远距离的电力输送将相应增加，可能会增加系统的传输损耗。另外，高电压等级的机组替代低电压等级的机组发电也将增加系统的变压损耗。因此必须合理界定网损归属，对电网公司进行网损补偿。

由于系统网损受电网运行方式的影响，因此不同电压等级间的替代交易，同一电压等级不同并网点的替代交易，均会对电网的潮流分布产生影响，进而影响系统的网损。因此，无论本区交易、跨区域交易或本厂发电权交易，如果其替代机组和被替代机组并网点不同，均应纳入发电权交易网损补偿的范畴。

2 网损补偿的补偿途径

按照国内外电力市场的实践经验，在电力市场机制下，网损补偿主要有3种途径：①网损在输电价格之外单独补偿，澳大利亚电力市场［3］和我国东北区域电力市场初期［4］实行这种网损补偿机制；②通过输电费回收网损，即按照一定的网损率计算网损，核算到输电价格中，英国电力市场［3］采用这种机制以激励电网公司采取有效的降损措施；③通过节点边际电价结算体系补偿，美国宾夕法尼亚-新泽西-马里兰电力市场［5］和我国华东区域电力市场［6］采用这种机制，以日前市场开放并通过节点边际电价对竞价上网电量进行结算为前提。

途径②是将核算进入销售电价中的输电损耗由用户承担，而发电权交易后，增加的这部分网损电量应由发电权交易双方，即参加发电权交易的发电企业来承担，因而无法按照途径②对这部分网损进行回收。途径③是建立在节点电价基础之上的，显然不适合当前我国电力系统的现实环境。因而，可以借鉴第一种机制在输电价格之外对发电权交易产生的网损进行单独补偿。

鉴于此，国家电力监管委员会在2008年颁布了《发电权交易监管暂行办法》［7］，规定了发电权交易引起网损变化时，按照核定的网损率或交易各方协商的网损补偿方式进行有关网损补偿。当前，在我国的年度发电权交易中，主要是采用核定网损率的方法进行有关网损的补偿工作。

3 天津发电权交易增量网损分摊方案选择

3.1 网损分摊理论与方法研究

输电损耗的分摊不仅直接影响各输电责任主体的经济利益，而且对于引导输电用户合理利用输电资源有着重要作用。然而由于电力系统网损是电源及负荷功率的非线性函数，而功率一经注入难以区分，如何公平、合理地确定各用户应承担的损耗责任成为一个难题。国内外在理论方面已提出了多种分摊方法，目前主要有邮票法、潮流追踪法、损耗增量法和边际网损系数法，不同方法会对电网用户分摊的网损造成很大的差异，但并没有一种通用的、能得到大家一致承认的方法。

邮票法实际上是一种平均网损分摊方法，它根据输电用户功率大小按比例将输电网总损耗分摊给各用户。该方法与电能交易的功率注入点和流出点的位置、电网的拓扑结构以及功率流动路径无关，在全网范围内按相同的网损系数进行分配，故称为邮票法。

潮流追踪法是基于潮流追踪的网损分摊方法，首先通过潮流追踪确定所有用户对每个输电设备的利用份额，然后将相应输电设备的输送损耗分配给每个输电用户。

边际网损系数法是一种灵敏度方法，即根据节点注入功率的单位变化引起的全网损耗变化量的大小，对各节点上的负荷或发电机进行网损分摊。

损耗增量法是针对双边交易（尤其是转运交易）提出的，它根据每个输电转运服务用户的功率总量对系统损耗的影响来确定其应当承担的输电损耗。

各方法具有如下特点：①邮票法简单易行，但不利于发电权交易增量网损分摊的公平性；②潮流追踪法由于均是针对节点而不是针对交易，在处理发电权交易的增量网损分摊问题时具有局限性；③边际网损系数法也是针对节点的分摊方法，同时分摊结果与平衡节点的选择有关；④损耗增量法虽然是针对交易方式的，但损耗分摊结果受交易追加次序的影响，容易受到各方的质疑。

3.2 增量网损分摊方法选择及其合理性分析

发电权交易双方应共同承担增量网损的责任，依据以下原则设计适合于天津发电权交易的增量网损分摊方法：①公平合理：参加发电权交易的各方应承担相应的增量网损电量；②计算简单：采用方法易于理解和计算，便于实现；③过程透明：各发电权交易方可清晰地掌握自身和其他交易方承担的增量网损电量的额度；④收支平衡：各发电权交易方增量网损分摊数量之和与系统总增量网损电量相等。

按照以上设计原则，综合边际网损系数法和损耗增量法的优点，针对天津发电权交易增量网损分摊问题，提出一种新的针对交易对的网损分摊方法——发电权交易对微增微减分摊法。这里称发电权交易中替代和被替代双方所在节点为替代节点和被替代节点，该方法根据替代节点的微增功率、被替代节点的微减功率引起全网损耗变化量的大小来确定每一对发电权交易分摊的网损，进而来度量每个发电权交易对对全系统增量网损的责任。

从以下几个方面分析论证发电权交易对微增微减分摊法的合理性：

（1）该方法基于边际思想，反映了每对发电权交易对全网损耗的边际影响。此外，该方法以交易对为网损分摊单元，与损耗增量法相似，合理反映了交易对间电气距离对系统网损的影响，同时避免了平衡节点的选取对分摊结果的影响。具体公式推导与理论解释如下：

在发电权交易中以交易对为分摊单元，按照边际网损系数法的思想，各交易对分摊的增量网损体现为替代机组所在节点注入单位功率，平衡节点流出单位功率，被替代机组所在节点减少单位功率（等效为注入单位负功率），平衡节点增加单位功率（等效为流出单位负功率）所引起的系统网损变化，如式（1）所示。

式中：C为发电权交易对；L为网损；P为功率；i为替代机组所在节点；j为被替代机组所在节点；s为平衡节点。

发电权交易对微增微减分摊法实际是以替代机组和被替代机组边际网损系数的叠加效果规避了平衡节点的影响，并反映了发电权交易对对系统损耗的边际影响。

（2）计算简单，过程透明，能够合理反映不同发电权交易对的网损成本。

（3）与边际网损系数法一样，该方法不能保证全网网损与分摊给各用户的网损之和相等，但是可以通过数据处理，即通过网损调整系数保证两者平衡。

4 天津现行发电权交易网损补偿方法

4.1 网损补偿基本原则

（1）电量平衡与电量流向：测算网损采用的输入电量即为替代双方的替代上网电量，电量流向由替代机组上网侧经电网传输至被替代机组上网侧。

（2）变压升损：测算网损采用的输入电量在传输过程中，经过电压变换的，电网网损升高，每变换一次电压，产生一次网损电量；未经过电压变换的，不考虑电网网损的变化（基于发电权交易初期承担节能减排社会责任）。

（3）网损率取值：网损率取潮流所经电网各电压等级上年度统计网损率（即全年平均值）。省内的本区替代交易和区域内的跨省替代交易计算用的网损率，分别取相应省网及区域网的上年统计网损率。

（4）上网电量取值：补偿网损测算采用机组间的替代上网电量。替代发电量、被替代发电量与替代上网电量三者之间关系如下所示。

替代发电量=替代侧上网电量÷（1-替代侧厂用电率）

替代侧上网电量=被替代侧上网电量 （2）被替代侧上网电量=被替代发电量×

（1-被替代侧厂用电率）

式中：替代侧厂用电率采用统调发电量计划中的取值；被替代侧厂用电率取最近一年的实际值。

为促进本厂“以大代小”发电权交易，本厂替代交易不列入补偿网损的测算范围。区域网公司和省网公司在资产范围内收取网损补偿，即区域公司收取区域内500 kV电压等级的网损补偿，省网公司收取省内220 kV及其以下电压等级的网损补偿。

4.2 补偿网损电量测算公式

天津替代交易中，替代机组上网电压等级等于或低于被替代机组上网电压等级时，网损电量视同为0。替代机组上网电压等级高于被替代机组上网电压等级，有一次或多次变压过程时，网损电量

式中：X为发电权交易产生的总网损电量；Xi为第i次变压所处电压层产生的网损电量；U为总变压次数；Ci为替代机组第i次变压所处电压层的上年统计线损率；A为替代上网电量。

例如：在500 kV机组替代35 kV机组的发电权交易网损测算中，设500 kV、220 kV、110 kV电压层上年统计网损率分别为C1、C2、C3，由于该发电权交易中替代机组上网电压等级高于被替代机组上网电压等级，同时经历3次变压（分别是500 kV/220 kV、220 kV/110 kV、110 kV/35 kV），则网损电量

5 现行网损补偿方法的利弊分析

合理的发电权交易网损补偿方法对电网企业和发电企业都具有重要意义。电网企业可以以节能减排为目标，综合替代及被替代机组的发电能耗和增量网损来撮合发电企业进行发电权交易，实现节能降耗效益的最大化；发电企业可将补偿网损纳入其发电权交易中进行综合决策，以确定最佳的交易对象、交易电量，以最大程度的减少因发电权交易产生的网损补偿问题，促进电源结构调整。

天津电网现行网损补偿方法简单易行，具有一定的可操作性，但是该方法中补偿网损电量的计算仅与发电权交易电量、平均网损率以及交易机组所处电压等级相关，计算结果不能体现实际因发电权交易产生的网损变化量。发电权交易改变了替代机组及被替代机组的年度发电计划，会使得系统潮流分布发生改变，从而使得系统输送损耗发生变化。实际上，在一个调度时段的补偿网损功率是在该时段下有发电权交易和无发电权交易两种运行方式下全系统网损的差额。也就是说，有发电权交易情况下和无发电权交易情况下的负荷相同，但发电机功率分配不同，增量网损就是由发电权交易引起电网增加的损耗，如图1所示。

图1 补偿网损功率示意图

此外，现行方法中的变压升损原则规定处于同一电压等级的替代交易基于其他原因不考虑补偿网损电量，同时本厂替代交易也基于其他原因未列入补偿网损的范畴。但是，按照对发电权交易网损补偿范围的界定，如果其替代机组和被替代机组并网点不同，均应承当发电权交易的网损补偿责任。

6 天津发电权交易增量网损计算方案

为简化计算，以典型日的增量网损分摊系数近似计算各用户分摊的年实际增量网损电量，典型日的增量网损分摊系数采用一天峰、平、谷时段增量网损分摊系数的加权平均值。

假设一个典型日中峰、平、谷3个时段的增量网损分摊系数，增量网损收支平衡比例调整系数，发电权交易电量，以及各时段包含的时段数均已知。则该典型日中第j对发电权交易t时段的增量网损电量为

式中：αt为t时段的收支平衡比例调整系数；为第j对发电权交易t时段的增量网损分摊系数；为第j对发电权交易t时段的交易电量。

则该典型日第j对发电权交易的增量网损电量为

式中：T为该典型日中峰、谷、平时段的集合；St为该典型日中t类时段所包含的小时数。

该典型日第j对发电权交易的增量网损分摊系数为该发电权交易对的日增量网损电量与其日交易电量的比值，表示为

按照线损理论计算选取典型日计算的方法，一年12个月共选择12个典型日，其中第i个典型日可以表征的天数有R（i）天，第j对发电权交易在R（i）天的总交易电量为Qj（i），则第j对发电权交易的年增量网损分摊系数，即发电权交易的平均网损率

式中：D为一年中12个典型日的集合。

1968年，我作为知青下放回东乡县虎圩乡炉前山科村劳动。在近十年的农村生产劳动中，我看到了当时农业生产经营体制的弊端，“大锅饭”式的生产劳动体制，使大多数社员都在集体劳动中“磨洋工”“混工分”“出工不出力”。当时村里私下流传的顺口溜是“生产队田养精神，自留地里鼓干劲”“集体效益无所谓，大锅饭里有靠山”。

则该发电权交易对分摊的年增量网损电量

式中：Q0j为发电权交易对的年度发电权交易量。

7 算例分析

天津电网2009年发电权交易共6对（不含军厂内部替代），其中跨省交易2对，本厂替代交易1对，总替代上网电量1.155 TWh。其替代交易量及替代发电范围如表1所示，所在省网及区域电网的平均网损率如表2所示。

表1 替代交易量及替代发电范围

表2 省网及区域网平均网损率

按照现行发电权交易网损补偿方法对该省网的补偿网损电量进行测算，测算结果如表3所示。

表3 发电权交易对补偿网损量

交易对1、2中被替代机组虽然分别处于110 kV和35 kV电压等级，按照网损测算公式，补偿网损量不但与交易量相关，同时还受替代及被替代机组的电压等级的影响；交易对4由于是本厂替代交易，因此未列入补偿网损的测算范畴；交易对5为本省500 kV电压等级的机组替代外省110 kV电压等级的机组，按照补偿网损测算原则，跨省交易不考虑对本省220 kV电压等级的影响，因此本省内的补偿网损量为零；交易对6为本省220 kV电压等级的机组替代外省110 kV电压等级的机组发电，因此，网损电量测算采用的网损率为区域网的平均网损率。

2009年不同增量网损分摊方法下，220 kV系统发电权交易对平均网损率如图2所示。

图2 平均网损率对比

由图2可知，现行方法中未针对本厂替代交易（交易对11、12）进行补偿网损结算，但是采用本文方法进行测算表明，本厂替代交易由于其替代机组及被替代机组处于不同的接网点，替代交易后将明显增加220 kV系统的送电损耗并负有主要的网损责任。此外，现行方法中，涉及500 kV电压等级的替代机组的跨区交易（交易对7、8、9）不考虑对220 kV电压等级的增量网损的影响，计算结果表明该类交易改变了220 kV系统的潮流分布，承担了一定的网损责任。

2009年不同增量网损分摊方法下，220 kV系统发电权交易主体分摊的年增量网损电量如图3所示。

图3 系统交易主体分摊网损电量对比

由图3可知，如采用本文方法进行年增量网损电量的分摊，将对本厂替代交易主体（电厂C、E）的利益产生较大影响。假若现行方法中纳入本厂替代交易，计算交易主体分摊的网损电量与本文计算结果较为接近。

8 结论

（1）发电权交易产生的网损电量应在输电价格之外对其进行单独补偿。

（2）发电权交易隶属于双边交易的范畴，发电权交易后增加的网损电量应由发电权交易双方，即由参加发电权交易的发电企业来承担相应的网损责任。

（3）如果替代机组和被替代机组并网点不同，均应纳入发电权交易网损补偿范畴。

（4）本文提出的天津电网发电权交易增量网损计算方案，使发电权交易机组承担的网损分摊责任与其实际对电力系统网损的影响程度相吻合，但是与现行发电权增量网损分摊方法相比，该方法改变了各发电厂之间原有的利益格局，特别是将本厂替代发电交易纳入增量网损分摊范畴后，将明显影响本厂替代交易主体的利益。

（5）天津现行补偿网损测算方法简单易行，具有一定的可操作性，但实际操作中未针对本厂替代交易进行补偿网损结算，使得实际结算的增量网损电量相对较小，造成了天津电力公司损失；如果将本厂替代发电交易纳入增量网损的计算及其分摊范畴后，现行方法计算的增量网损将与本文提出的天津发电权交易网损测算方案接近。

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［1］国家发展和改革委员会.国务院批转发展改革委、能源办关于加快关停小火电机组若干意见的通知［EB/OL］.（2007-01-26）［2010-07-01］.http：//www.gov.cn/zwgk/2007-01/26/content509911.htm

［2］国家发展和改革委员会.国家发展改革委关于印发电价改革实施办法的通知［EB/OL］.（2005-03-28）［2010-07-01］.http：//www.sdpc.gov.cn/jggl/zcfg/t20050527_4698.htm.

［3］国家电力监管委员会.欧洲、澳洲电力市场［M］.北京：中国电力出版社，2005.

［4］王海霞，李卫东，陶家琪，等.东北区域电力市场发电报价网损修正算法［J］.电网技术，2005，29（13）：73-79.

［5］国家电力监管委员会.美国电力市场［M］.北京：中国电力出版社，2005.

［6］周坚，蒋逸静，严正，等.网损因子法在华东区域电力市场的应用分析［J］.电力系统自动化，2008，32（3）：76-81.

［7］国家电力监管委员会.电监会关于印发《发电权交易 监 管暂行办法》的通知［EB/OL］.（2008-03-17）［2010-07-01］.http：//www.gov.cn/gongbao/content/2009/content_1205399.htm.

Research of loss compensation calculation of generation right trading in Tianjin

ZHAO Xin1，WEI Zhen1，WANG Tao1，WANG Nan2
（1.Tianjin Electric Power Company，Tianjin 300010，China；2.North China Electric Power University，Beijing 102206，China）

In our current electricity transmission and distri⁃bution price mechanism，the power system losses change caused by generation right trading will directly affect the economic inter⁃ests of power companies.Reasonable compensation is needed.In connection with the characteristics of national generation right trading，the main responsibility part is analyzed and the scope of the grid loss compensation is defined.Combined with the practi⁃cal experience of electricity market network loss dealing at home and abroad，the network loss compensation is summed 3 kinds of ways.The paper describes the basic principles and calculation methods of the current generation right trading power loss com⁃pensation in Tianjin.The advantages and disadvantages of this method are analyzed by a numerical example.Tianjin power net⁃work theory loss compensation program is presented.

generation right trading；loss allocation；loss compensation

F407.61

A

1009-1831（2010）06-0016-05

2010-08-02；修回日期：2010-09-30

赵新（1966—），女，高级工程师，本科，从事电力市场交易计算管理工作；魏珍（1964—），女，高级工程师，本科，从事电力系统节能降损管理工作；王涛（1972—），女，高级工程师，本科，从事电力市场交易管理工作；王楠（1983—），男，博士研究生，研究方向为电力系统优化、电力系统经济调度。