电力市场下网损分摊方法综述

翟伟君

摘  要：综合分析和研究了国内外电力市场中网损分摊面临的主要问题，提出了电力市场下网损分摊的基本思想和原则，介绍了三种网损分摊方法。

关键词：电力市场;网损分摊;平均网损;边际网损;潮流跟踪

1  引言

市场经济国家在制定有关电价法规或进行相关问题的探讨时，判断的是非标准都离不开效益与公平。关于效益的内涵，目前的看法是比较一致的;而对于公平的理解，则存在着较多的分歧。电力市场建立后，公平竞争成为电力市场最重要和最基本的原则[1]。

电力市场交易过程中，输电网的损耗虽只占全部成本很小的一部分（网损率由电气紧凑系统（Compact Systems）的 到电气长距离系统（Long Systems）的 ，典型值为 [2]），但是，对具体的交易和电网用户而言，却可能有很大的影响。英国电力市场的运行实践表明，不同的网损分摊方案可能对交易电价的影响高达 [3]。因此，如何科学、公平合理地确定网损分摊方案，是当前电力市场改革所面临的重大课题。

2  网损分摊的基本思想及原则[4，5，6]

由于电能的产生地和用户一般不在同一地点，这就需要把电能通过输电网络从发电侧传送到用户侧。显然，为适应多个发电方和多个用电方之间的交易，输电网络中所产生的功率损耗自然应该由所有发电方和用电方共同承担。概括地讲，在输电网络中进行功率交换的所有参与者都应该是网损的承担者。

根据电路理论，功率损耗不能用叠加原理进行计算。因此，目前所提出的各种网损分摊方法都不可能建立在严格的理论基础之上，任何一种网损分摊方法都只能是启发性的，各种分摊方案都只能是基于某种原则，使电力交易的所有市场参与者承认和接受的某种规则。另外，确定网损的承担者及各承担者应分摊的数量，应该根据产生的原因，采用公平、合理的原则来确定。

网损分摊的最终目标是建立一个市场参与者都认同的分摊方式，网损分摊策略就应遵循以下原則：（1）应能真实地反映各使用者利用网络的程度;（2）对各使用者应该尽量公平，且分摊方案应始终如一，避免人为干预;（3）要能提供正确的经济信号，引导资源的优化配置;（4）应能确保收支平衡;（5）分摊所基于的潮流应与事实潮流一致;（6）方案应容易理解且易于执行。

3  网损分摊的基本方法

目前，常见的网损分摊方法种类较多，主要归结为两大类：基于市场经济类的网损分摊和基于电力系统类的网损分摊。基于市场经济类的网损分摊又可分为两类：综合成本方法和边际成本方法。下面，将重点介绍3种典型分摊方法（平均网损分摊法、边际网损系数法和潮流跟踪法）。

3.1 平均网损分摊法[7，8]

平均网损分摊法即“邮票法”，不考虑输电网的结构、输电线路的电气距离和输送功率的起止位置，在全网范围内按相同的网损系数进行分配。网损系数： ， 为节点号， 为第 个节点的有功出力或有功负荷， 为全网网损。节点 的有功出力或有功负荷应该分摊的网损量： 。

3.2 边际网损系数法[7-10]

边际网损系数法是一种对各节点上负荷或发电机进行网损分摊的灵敏度方法。节点注入功率的单位变化引起全网网损变化量的大小，称边际网损系数（marginal loss coefficients），简称MLC。

边际网损系数（MLC）有正有负，但对于发电机节点和负荷节点有着不同的意义：对发电机节点而言，若MLC为正值，则表示该节点上有功出力的增加将会使系统总网损增加，因而，该节点上的发电机需要支付网损费用;相反，若MLC为负值，则表示该节点上有功出力的增加将会使系统总网损减少，因而，该节点上的发电机将得到奖励。对于负荷节点，MLC的意义则与发电机节点完全相反。

边际网损系数的模型和算法：

在已知潮流解的基础上，可得到全系统总网损公式为：

尽管边际网损系数的调整会部分弱化网损微增成本信号，但是这种调整会减少所分摊网损量波动的幅度，与不做调整相比，降低了发电商和用户的风险性，实际上对市场参与者是有利的。

3.3 潮流跟踪法[11-15]

潮流跟踪是指在潮流分布已经确定的情况下，求解每个节点的注入功率如何在功率流出支路上分配的问题，即任意一个发电机发出功率都被哪些负荷以多大的份额使用;任意一个负荷所使用的功率是从哪些功率源以多大的份额传送过来的。

潮流跟踪的基本原理，是基于同一节点的输入功率和输出功率的比例分配原则[13，15]。可以用图1说明。图中的节点与4条线路相连，要解决的问题是输出流 中有多少潮流来自注入流 ，有多少潮流来自注入流 ， 也是如此。

应用这种方法的前提是先将有损网络变成无损网络。有3种方法：（1）将线路网损一分为二，分别加到线路的首末两端;（2）将线路网损单独加到线路首端;（3）将线路网损单独加到线路末端。

4  网损分摊主要解决方案应用分析

4.1 平均网损分摊法

这种网损分摊方法基于的数学基础是，网损是节点功率的线性函数。网损承担的大小与多少，同发电侧的出力大小或用电侧的电力需求多少成正比。不考虑输电网的结构、输电线路的电气距离和输送功率的起止位置，在全网范围内按相同的网损系数进行分配。

该法特点：简单、直接、透明、实用，基于发电侧与用电侧均可，并可通过事前、事后、实时计算或二者之组合来进行输电损耗的计算。目前各国的网损处理实际就是基于此，西班牙、英格兰和威尔士及国内的东北电力市场均采用网损均摊的方法。

其优点是，网损计算相对稳定，有利于维持电力交易的同一性和流畅性，较少网损的波动，降低独立发电厂投资风险。有助于产业政策的引导，引导投资从全区范围内来改变区域电网的组成结构。有助于全网范围的投资，特别是发展期的“坑口”、“港口”、“路口”电站的建设。但平均网损分摊法忽略了微观网损变化，精细化程度不够，不能提供电网短期、长期经济运行的经济学信号，市场竞争激励信号不明显，存在用户间的交叉补贴。

4.2 边际网损系数法

该方法的数学基础是，数学微增量函数（偏微分方程），在全网潮流分布假定可知的情况下，节点注入功率的单位变化引起全网网损变化量的大小的微增量关系，边际网损系数法是一种对各节点上负荷或发电机进行网损分摊的灵敏度方法。

这种分摊方法能反映各节点造成全网网损的微增成本信息，能够提供过度的经济信号，在现有电网结构情况下，通过市场的手段，引导电源或用户的布局，促使潮流向网损减少的方向流动，以达到优化潮流、提高电网经济效益的目的。目前国外相对需求平衡的电力市场大多使用该法。

相对于潮流跟踪法，边际网损系数法的网损分摊量波动较大。在不合理的潮流情况下，远离负荷中心的用户会承担很大的网损量。

4.3 潮流跟踪法

该法的数学基础是基于现有网架结构为基础，电网的实际潮流为网损计算依据。通过计算出输电线路的功率组成和发电机与负荷间的实际功率传输关系，以求得各节点分摊的网损值作为网损分摊的依据。

该方法最大的优点是直观的描述实际潮流的物理流向，基于交流潮流，准确反映系统的非线性，确定每个发电机和负荷对线路潮流的影响。按照“谁使用、谁支付”的原则，可在发电机和用户间进行合理分摊。缺点是计算方法不够成熟，且计算过于复杂。

5  结束语

文献[7]介绍了一种英国国家电网公司采用系统操作员承担部分网损的做法。因为系统操作员的调度决策影響输电损耗，分摊网损到系统操作员，显然具有经济价值。把输电风险转移到系统操作员比直接分摊到用户，更有利于降低输电成本。但是，把网损处理与系统调度的功能相结合无疑会降低其透明度。

不同算法的有效综合，克服单一算法的缺点，会更好地达到保证用户的长期和短期经济利益、系统安全性、经济效益、透明度等目的。若能将跟踪潮流法和边际网损系数相互结合，构成一个综合的网损分摊方法，那么这样的方法可以避免边际网损系数法分配网损的剧烈波动，从而降低用户风险，又克服了跟踪潮流法无经济性指导的缺点，从而提高全网及用户的经济效益。

参考文献

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