计及可再生能源与区域电力市场的输电定价方法

本文是肖江同学的硕士毕业论文的简要介绍，指导教师为荆朝霞教授。

绪论

价格是一切市场的核心，电价机制也是电力市场设计的核心内容之一。合理、有效的电价机制可以为各市场主体提供有效的、准确的激励信号，引导市场主体的运行和投资，促进电力市场、电力行业的健康、可持续发展。

电网是电力传输的通道，输配电价是电价的重要组成部分，电网的无歧视开放和定价是保证有效的市场竞争的前提之一，因此也是国际上大多数国家进行电力市场改革的首要任务之一。

输配电定价机制主要涉及到两个大的方面：总的准许收益、价格水平的核定，以及总收益在不同电网用户之间的分摊，或者说价格结构。输配电价是市场主体总成本中非常重要的一个部分，输配电的价格结构对其在市场中的行为有着不可忽视的影响。比如，对电网中不同电压等级、不同位置的增量配网的价格结构会影响社会主体投资增量配网的策略;对分布式交易的输配电价格减免政策会影响分布式电源的成本进而影响其投资;跨省跨区输电价格的价格形式及价格水平将直接影响跨省跨区的交易电量等。本文重点对输电定价的价格结构问题进行研究，主要从三个角度：考虑可再生能源的输电定价机制，本地负荷的处理，以及跨省跨区的输电定价机制。

一、计及可再生能源的输电定价机制

1、研究背景

近年来，大规模可再生能源的接入给电网的规划、运行以及电力市场的建设带来了新的挑战。可再生能源具有间歇性、随机性、波动性等特点，如何在输配电定价中考虑这种特点，以制定合理的价格，不同国家进行了一些不同的探索。我国光伏、风电等新能源的累计装机容量居世界首位，但在一些地区存在弃风和弃光等问题。一些地区制定了一些支持可再生能源的输配电价优惠政策，但优惠幅度的确定缺乏科学定量的计算。英国近期在这方面进行了很好的探索，本文对英国的计及可再生能源的输电定价方法进行介绍和分析，并提出一些改进的方案。

2、英国输电定价的基本理念

1)基于长期边际成本的定价方法。英国输电定价方法经历了多次改革，但其基本理念是一致的：基于长期边际成本的、考虑位置的定价方法。对电网中不同位置的发电和负荷，根据其对电网长期投资成本的影响计算其输电费。

2)总成本在发电和负荷之间的分摊。英国输电定价方法中，首先将总输电成本在发电和负荷这两大类电网用户之间分摊，然后再将其在不同的发电和负荷之间分摊。有一些国家或地区的市场中，将所有的输电成本分摊给负荷。在市场环境下，所有发电成本最终会转移到负荷(发电承担的输电价格会影响其在能量市场的策略和成交价格)，但这并不意味着将一部分输电成本分摊给发电没有意义。将一部分输电成本分摊给发电，则可以给发电投资提供一些位置上的信号，鼓励发电选址尽量靠近负荷中心，减量减小系统的输电成本。

3)输电成本分摊所依据的系统状态。计算发电和负荷对电网的影响时，需要基于某一个或多个系统状态。比如，国内进行电力系统运行、规划时常常采用丰大、丰小、枯大、枯小等典型状态。在英国输电定价中，考虑到一般情况下系统峰荷情况下电网的潮流最重，电网规划也主要是考虑系统峰荷的状态，早期的输电定价方法中主要考虑系统峰荷状态下各个发电和负荷对电网的影响。随着可再生能源比例的增加，近期在定价中考虑了一些其他的系统状态。分摊成本时系统典型状态的设定和选取是英国近期的输电定价改革的主要改进内容之一。

3、英国输电定价改革背景和历程

1)1993年英国的英格兰和威尔士的输电定价中采用投资成本相关的定价方法(Investment Cost Related Pricing，ICRP)。这是一种基于交通传输模型的长期边际成本定价方法。即在计算电网用户对电网潮流的影响的过程中，未采用严格的潮流计算，而是用简化的交通模型。

2)2004年4月引入了基于直流潮流的投资成本定价方法(DC Load Flow ICRP，DCLF ICRP)。对电网用户对电网的使用、影响的分析更多考虑电力的特性，但本质上仍然是基于长期边际成本的方法。定价的基本依据是认为电网的投资、建设主要是为了满足高峰电力需求。因此，输电定价的计算是基于一种“计算”出来的系统峰荷状态。这里所说的状态是“计算”出来的，是因为用于计算输电价格的系统状态不是一种真实的系统状态，而是根据发电的(与电网签订的入网协议中规定的)最大送出功率与系统峰荷时负荷值折算得到的一种系统状态。

3)可再生能源在英国大力发展，并计划在2030年达到30%的比例。高比例可再生能源下电网规划的原则和方法发生了变化，不能再仅仅考虑系统峰荷的状态。原有的输电定价方法不能很好的支持这种变化：风力发电机具有反调峰的特点，在极端冬季条件下负荷需求最高时，风力发电机出力较低，而在大风天总体电力需求较低时风力发电机的出力最大。2010年开始英国对相关问题进行研究，2014年批准了“WACM 2”输电改革法案，2016年4月正式开始实施。

4、英国输电定价改革主要内容

英国的“WACM 2”输电改革法案涉及到多个方面的改进，这里对与可再生能源相关的主要的改进内容进行介绍。

1)改革前的输电定价采用单一的一个系统状态：“计算”得到的系统峰荷状态。改进后，采用了两个典型的系统状态(或者说场景)：峰荷安全场景(基于需求安全标准)和全年场景(基于经济标准)。这两种场景主要考虑电网规划的两个不同方面的要求。

2)在每个场景下，对不同类型的发电机组的接入容量进行处理——乘以不同的因子(基于实际运行参数计算得出)——以获得“计算”出来的系统状态，基于这个“计算”出来的系统状态进行各个节点、区域输电价格的计算。

表1发电技术及比例因子

文中以7节点系统和IEEE14节点系统为例进行了分析。总体上，采用改进后的输电定价方法，间歇性能源承担的输电价格降低。

5、英国输电定价改革方案对我国的启示

1)改进的输电过网费定价方法依据电网安全标准和经济标准选取了两种系统状态，反映不同类型发电机对输电网络的不同影响，能够很好的反映位置信息，并提供丰富的经济信号。我国可以根据自身的电网安全标准和规划原则选取相应的系统状态计算输电费用。

2)峰荷安全标志和年度负荷因子的引入，考虑了不同发电技术对电网的实际使用程度，有效地促进了可再生能源的发展。我国对参与可再生能源市场化交易进行激励时，可以采用类似的科学定量的方法来计算输配电费，从而合理的促进可再生能源的投资与消纳。

3)电力市场的状况、政府的能源政策在不断发展和变化，相应的输配电定价方法也需要不断改进和发展。

二、输配电定价中本地负荷的处理方法(隔墙售电)

如果在电网的某个节点，同时接入了发电机(功率为Pg)和负荷(Pl)，这个负荷对发电机来说就是“本地负荷”。在计算输配电费时对本地负荷有不同的处理方式，不同的处理方式下得到的不同市场主体的输配电费会有很大区别。比如，国家发改委、国家能源局联合发布的发改能源〔2017〕1901号《关于开展分布式发电市场化交易试点的通知》中，给出了分布式发电企业与用户交易(隔墙售电)时输配电费的收取方法，本质上就是规定了一种对本地负荷的处理方法。另外，自备电厂及相关用户应该承担的输配电费，本质上也是这个问题。

对本地负荷的处理方法，可以有以下几大类：

1)将发电机和负荷都考虑在内，即发电机和负荷分别作为一个单独的注入分摊输电成本(没有任何输配电费的减免);

2)将发电机和负荷合成为净注入，净注入为正(Pg>Pl)时将输电成本只分摊给发电机，净注入为负((Pg

3)将发电机和负荷合成为净注入，得到节点分摊的总费用后，再按一定原则将其分摊给该节点的发电机和负荷;

本文对这个问题进行了讨论，并发展了一种基于广义发电分布因子GGDF和广义负荷分布因子GLDF的修正邮票法(modified postage-stamp method)计算考虑本地负荷的输电价格。通过一个3节点系统算例来对本文方法的效果进行了说明：合理减小了本地负荷承担的输电费用。

三、基于传输效益的分区输电定价方法

1、问题的提出

在电力市场的范围大，资源、电力负荷分布不均匀，需要大面积远距离传输的情况下，合理的输电定价的重要性更加突出。我国目前输电定价采用单一能量价为主、省内成本邮票法平均分摊、跨省交易输电费叠加的机制，对跨省、跨区的电力交易起到了一些不利的影响，在一定程度上阻碍了电力资源在更大范围的优化配置。本论文借鉴国外的典型国家的跨区交易的输电定价方法，进行了一些探讨，针对我国区域电力市场，提出了一种基于传输效益的分区输电定价方法。

2、我国输电定价方法的要求

我国的输电定价方法必须考虑以下特点和要求：

1)不同省份、不同区域电网建设成本、运行维护成本不同，当前的省级电网输配电改革的准许总收入按省进行核定。

2)我国电力负荷未来还会增长，输电定价方法需要体现位置信息，引导发电机和负荷的投资。

3)我国能源和负荷在存在着分布不均衡的问题，电力经常需要进行远距离的输送，存在大量跨省、跨区交易的情况。

4)电力市场改革需要循序渐进，相应的输电定价方法不宜过于复杂。

3、一种适合我国的跨省跨区的输电定价方法

1)核定每个区域(省)的总准许收入。

2)对每个核定了准许收入的区域(省)，根据总准许收入计算不同电压等级不同类型设备的标准综合成本。

3)对跨省、跨区联络线的成本根据其对各个区域的传输效益分摊到各个区。

4)对每个区域，综合考虑区内准许收入和分摊的联络线成本计算总的准许收入。

5)对每个区域参考英国的基于直流潮流的输电定价方法计算不同节点的输电价格。

6)根据电价的差异程度和地理、电气距离等特点，进行输电价格的分区，每个输电价格区内的输电价格是区内所有节点输电价格的加权平均值。

4、所提出的方法的特点

1)基于我国目前的输配电价格监审的进程，利用各省的输配电价格监审的结果。

2)对每个区域，根据总的准许收入和一些标准网络模型，计算不同电压等级、不通类型输电设备的标准综合成本。

3)可以利用以上模型、方法和数据较为精确的计算不同地区、不同位置电网用户应承担的输电费用的情况。

本文提出的方法，并不需要进行更多的成本监审的工作，可以得到反映位置信息的比较精细的输电价格。

启示

合理的输配电价是保证公平、有效的电力竞争的重要条件。我国的输配电定价已经取得了很大的进展，国家相关部门颁布了省级输配电价、跨省跨区的输电价格的监审方法，并进行了相关价格的核定。后续工作中，需要尽快关注总成本在不同类型、不同区域的电网用户(包括发电和负荷)之间的分摊方法，避免、减小因为输配电价的不合理影响电力的交易，影响可再生能源的消纳。

输配电定价方面学术界已经有很多成果，各个国家和地区也有很多实用化的经验，一些可以进行比较准确的定价的方法并不需要增加太多的成本监审的工作，我国应该尽快开展这方面的深入的研究。

(肖江 荆朝霞)