基于电力市场的过网费用计算方法研究 Research on the Method of Calculation for Wheeling Cost of Power Flow Based on Power Markets

doi:10.12677/SG.2014.41004

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Smart Grid 智能电网, 2014, 4, 16-20

http://dx.doi.org/10.12677/sg.2014.41004 Published Online February 2014 (http://www.hanspub.org/journal/sg.html)

Research on the Method of Calculation for Wheeling Cost of

Power Flow Bas ed o n Pow er Markets

Zhiming Li1, Yang Yu2, Weite Zou3

1Songyuan Power Supply Company of State Grid Jilin Electric Power Corporation Ltd., Songyuan

2Baicheng Power Supply Company of State Grid Jilin Electric Power Corporation Ltd., Baicheng

3Jilin Power Supply Company of State Grid Jilin Electric Power Corporation Ltd., Jilin

Email: zhiming_0504@163.com, irllsf641@163. com, zouweite@163.com

Received: Dec. 9th, 2013; revised: January 10th, 2014; accepted: J anuary 17th, 2014

Copyrigh t © 20 14 Zhiming Li et al. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unre-

stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. In accordanc e of the Creative C ommons At-

guarded by law and by Hans as a guar di an .

Abstract: In this paper, on the basis of the power market conditions caused by transshipment business practical algo-

rithms require the wheeling cost of power flow; a loss increment method is proposed to calculate for transp ort b usines s

causing a loss of power flow. Combinated wi th inherent characteristics, a calculation model is established on the basis

of the power grid operation cost, considering network loss, blocking Internet fee and the reliability of the system. T he

influe nce of unimportant factors is eliminated in this model, not onl y is the balance of payments achieved, b ut also the

linkage of the various economic entities and risk-sharing are completed in the electricity market. With the complex

power calculated, the rationality and availability of the model are checked by the result of example for the IEEE-14

buses system.

Keywords: Electricity Market; Wheeli ng Lo s se s; Loss Increment Method; Wheeling Rates; Wheeling T ransaction

基于电力市场的过网费用计算方法研究

李治明 1，于洋2，邹巍特 3

1国网吉林省电力有限公司松原供电公司，松原

2国网吉林省电力有限公司白城供电公司，白城

3国网吉林省电力有限公司吉林供电公司，吉林

Email: zhiming_0504@163.com, irllsf641@163. com, zouweite@163.com

收稿日期：2013 年12 月9日；修回日期：2014 年1月10 日；录用日期：2014 年1月17 日

摘要：本文依据因转运业务引起的过网费用的实用化算法要求，在电力市场条件下，提出了损耗增量法计算

转运业务引起的过网损耗。结合其自身固有特点，在电网运行成本的基础上建立了同时考虑网损、阻塞以及系

统可靠性的过网费计算模型。该模型消除了不重要因素的影响，不仅达到了年收支平衡，而且做到了电力市场

中的各经济实体的联动及风险共担。以复功率进行计算，算例 IEEE-14 节点系统进行了验算，其结果表明了该

模型的合理性和可用性。

关键词：电力市场；过网损耗；损耗增量法；过网费用；转运业务

1. 引言

随着电网建设的不断加强，省间电网乃至区域电

网之间的联系不断加强，为了合理有效的利用外部资

源，克服本地区资源相对劣势，最大程度上实现经济

OPEN ACCESS

基于电力市场的过网费用计算方法研究

效益，各省网之间的功率交换日趋频繁，大量的转运

业务随之出现。同时由于电力市场的建立以及厂网的

分开，电厂生产的电能不能像过去一样由电网无偿或

义务传输，电网公司和各电力公司成为独立的法人实

体[1]，如何收取由转运业务引起的过网费用问题成为

省级电力市场的主要问题之一。收费过高，不利于电

力工业的长期发展；收费过低，也难以使电网企业健

康发展。因此，如何建立一个完整的过网费用体系，

受到个市场成员和学者的普遍关注。只有解决好这一

课题，才能为建立公平合理的电力转运市场行为规则

提供技术支持。

目前，已有多篇文献对过往费用的计算方法进行

的详细的研究，如合同路径法[2]、功率距离法[3]及潮

流追踪法[4]等。但上述方法并没有有效的计及电力市

场的条件。

本文建立了以电网运行成本为基础，同时考虑电

网运行约束条件的过网费用模型。提出了损耗增量法

计算转运业务引起的过网损耗，该模型消除了不重要

因素的影响，不仅达到了年收支平衡，而且做到了电

力市场中的各经济实体的联动及风险共担。以复功率

进行计算，算例 IEEE-14 节点系统进行了验算，其结

果表明了该模型的合理性和可用性。

2. 过网费的定义及计算时遵循的原则

所谓的过网费指电网公司由于提供输电设备，为

其它的电力供、用方输送电能从而向电力供、用方收

取的费用。在此过程中，提供转运服务的是电网公司，

接受服务的是签订了购电合同的供电企业和用户的

共同代表，他们在经济上与电网公司是相互独立的。

电网公司既不能电能从供电企业那里“买进”，也不

将电能向用户“卖出”，只是收取“运费”，即过网费

用[5]。

过网费用的制订始终是各国电力部门普遍关心

的问题，它的发展随管理模式的改变而不同。一般来

讲，过网费用的计算应基于以下几条原则：

1) 以电网的运行成本为主。由于电网的自然垄断

特性，电网所有者的行为不能以利润最大化为目标。

在计算过网费用时应首先计算出电网为完成过网服

务所付出的成本。

2) 过网费用应该能在使用电网的各经济实体间

公平、公正和清晰地分摊。各用户间不能有补贴。

3) 过网费用的计算应考虑到电网健康发展所需

要的适当利润。

4) 过网费用的计算和分摊应该为供需各方提供

正确的经济、技术信号，促使电网的各方使用者更有

效地利用电网资源。

5) 在满足社会电力电量需求的前提下，应致力于

节约使用电网资源，降低过网费用，促进全社会效益

的最大化。

3. 过网损耗的计算

如何合理准确的计算转运业务引起的过网损耗

引，是进行电力市场过网费用计算的首要问题和关键

问题。目前，关于转运业务引起的过网损耗的计算主

要有“邮票”法[6]、合同路径法[2]、功率距离法[3]及潮

流追踪法[4]等方法。当提供转运业务的电网公司作为

一个实体向电力供、用方收取的费用，而无需考虑将

其收取的过网费用分摊到其内部的各个元件(发电方

和用电方)时。可采用损耗增量法计算出转运业务引起

的过网总损耗。

损耗增量法是针对转运业务提出的，比较符合人

的常规思维，此方法是基于“影响”的方法，通过计

及和取消转运交易这两种状态下系统损耗的变化来

确定该转运交易所承担的网损。

损耗增量法其实质是基于损耗灵敏度法的改进

方法，属于边际/增量类的灵敏度方法[7]。灵敏度法是

根据系统总损耗对输电服务用户功率的灵敏度作为

损耗分摊的依据[8,9]。该方法是一种基于边际潮流的网

络损耗计算方法，其目的通过计及和取消某一电力交

易的两种状态下网络损耗的变化来确定该电力交易

所引起的损耗。该方法反映了电力交易对网络的边际

影响[10]。

采用损耗增量法计算过网损耗时，首先计算计及

转运交易时提供转运服务电网的潮流，得到此时的网

络总损耗，然后将联络线功率取消，计算在该状态下

提供转运服务电网的潮流及输电损耗。两次网损之差

即为转运交易经过提供转运服务电网所产生的损耗。

其具体计算过程如下：

计算所有转运业务存在于网络时的网络损耗，此

损耗即为网络总损耗

S∆

；

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计算取消其中某一转运业务 i的网络损耗

S∆

；

1) 两次网络损耗之差

( )

SS∆ −∆

即为转运业务i

引起的过网损耗；

2) 重复以上三步骤，计算所有转运业务的过网损

耗

∆

∑

，其中：N为所有转运业务的个数。

4. 过网费用模型

影响过网费的因素很多，建立一个包括各种因素

的数学模型是不可能的，也是没有必要的。以电网运

行成本为主，并抓住电网运行中潮流计算能得到的电

压、相角和输电容量几个关键参数，对其进行限制，

以倒数形式构造惩罚函数。于是电网的转运费用 Cost

可以表示为：

( )

CostMCFP QS= +

(1)

式中：MCT为浮动费用部分，由电网的运行状况决定。

考虑到电网在运行中至少满足 3个约束[11]，即：

电压幅值约束：

( )

minmax 1,2, 3,,

i ii

UUU iN≤≤= 

(2)

式中：Ui为母线 i的电压幅值；Uimax

、

Uimin 分别为母

线i的上、下限；N为整个系统的节点总数。

电压相角约束：

()

max

1,2, 3,,

δδ

≤=



(3)

式中：

为母线 i的电压相角；

maxi

为母线 i的电压

相角上限；N为整个系统的节点总数。

输电线容量限制：

( )

max

1,2, 3,,

II lL≤=

(4)

式中：Il为流经支路 l的实际电流；Ilmax 为允许流经支

路l的最大电流值；L为整个系统的输电线路总数。

于是浮动费用部分 MCT可以表示为：

( )( )

max min

max max

Ti i

i iii

iil l

MC UU

U UUU

ξξ

δδ

= =

= +

−−

∑∑

(5)

式中：N为整个系统的节点总数；L为整个系统的输

电线路总数；a

、

b分别表示母线 i最小、最大电压幅

值的惩罚系数，按照电压稳定的重要程度确定；c为

母线电压相角偏移的惩罚系数，根据电压相角的重要

程度确定；d为线路 l最大功率潮流的惩罚系数，根

据系统输电容量的大小确定；

( )

、

( )

分别为

电压上下限启发因子。

考虑到电压允许有一定程度的波动，在小范围

( )

UU,

内电压波动不受惩罚。则

( )

与

( )

的

取值满足：

当

min 1ii

U UU≤≤

时：

( )

；

当

maxii

UU<

或

1 mini

UU<

时：

( )

= ∞

；

当

1 maxii

UUU<≤

时：

()

。

当

2 max

UUU

<≤

时：

( )

；

当

maxii

UU<

或

minii

UU<

时：

( )

= ∞

；

当

min 2

U UU

≤<

时：

( )

。

( )

F PQS

为电网的运行成本函数，可以表示为：

( )

,, NN

LP kQk

F PQSCPCQS

= =



= ∆+∆×





∑∑

(6)

式中：CP、CQ分别为有功电价和无功电价，由当时的

实时电价决定；

为转运业务的转运时间；

∆

∑

、

∆

∑

分别为 N个转运业务引起的总的有功损耗和

无功损耗，即为

∆

∑

的实部和虚部。

5. 算例

为了验证在实际系统中的实用性，以及不同的转

运业务对转运费的影响，本节以 IEEE-14 节点系统进

行了验算。系统接线图和系统参数分别如图1和表

1所示。假设从 1节点到 13 节点有一转运业务。其中

转运费公式中的参数分别为 a = 1；b = 1；c = 1000；

d=100；S = 1h；CP = 300 元/MWh；CQ = 6元/MVarh。

电网运行约束为：

Uimin = 0.8；Uimax = 1.2；

U1 = 0.97；U2 = 1.03；

max

= 5。

母线 8的电压为1.05

∠

。以上所有参数皆为

标幺值，SB = 100 MVA；UB = 110KV。

从1母线到 13 母线的转运费用计算结果如表

2所示；模型中各部分所占的比率和过网定价如表 3

所示。

从计算结果可以看出转运业务不同时，计算模型

中各部分所占的比率也不尽相同。过网定价并非相同，

而是随着转运量的增大而增大，由于受有功实时电价

CP和无功实时电价 CQ的取值不同等多方面的原因，

OPEN ACCESS

基于电力市场的过网费用计算方法研究

Figure 1. The system of IEEE 14-bus

图1. IEEE14 节点系统

Table 1. Branch parameters of IEEE 14-bus system

表1. IEEE-14 节点支路参数

I侧母线 J侧母线 R X B/2 IN

1 2 0.0193 0.0592 0.0264 1.7100 × 2

2 3 0.04699 0.1980 0.0219 1.7100

2 4 0.05811 0.1763 0.0187 1.7100

1 5 0.05403 0.2230 0.0246 1.7100

2 5 0.05695 0.1739 0.0170 1.7100

3 4 0.06701 0.1770 0.0173 1.7100

4 5 0.01335 0.0421 0.0064 1.7100

5 6 0.0000 0.2520 0.0000 0.6500

4 7 0.0000 0.2091 0.0000 0.6500

7 8 0.0000 0.1762 0.0000 0.5000

4 9 0.0000 0.5562 0.0000 0.4000

7 9 0.0000 0.1100 0.0000 0.6500

9 10 0.0318 0.0845 0.0000 0.5000

6 11 0 .0950 0.1989 0.0000 0.50 00

6 12 0.1229 0.1558 0.0000 0.5000

6 13 0.0662 0.1303 0.0000 0.5000

9 14 0.1271 0.2704 0.0000 0.5000

10 11 0.0821 0.1921 0.0000 0.5000

12 13 0.2209 0.1999 0.0000 0.50 00

13 14 0.1709 0.3480 0.0000 0.50 00

其增大比率并非和转运量的增大比率成正比。

6. 结论

本文所提出的过网费用模型在电网运行成本的

基础上，考虑了电网自身运行的 3个基本约束条件，

Table 2. Resu lt s of whe e ling cost in d if fe rent whee ling tran sacti on s

表2. 不同转运业务的过网费用计算结果

转运业务

(MVA)

转运费用(元)

浮动费用

运行成本总计

电压偏移电压相角输电容量

10 + 3i 5.1133 92.5772 81.0051 99.4242 278.1198

16 + 5i 8.2494 158.5725 132.9076 168.5725 468.3020

18 + 9i 8.2577 207.0311 163.9734 223.5701 602.8323

20 + 8i 11.4446 263.2252 172.2437 251.2968 698.2103

22 + 6i 13.7809 316.9609 195.3647 259.1393 785.2458

Table 3. Wheeling price and ratio of all part

表3. 过网定价及各部分所占比率

转运业务

(MVA)

浮动费用部分所占比率(%) 运行成本

所占比率

(%)

过网定价

(元

/(MVAh))

电压偏移电压相角输电容量

10 + 3i 1.8385 33.2868 29.1260 35.7 487 26.6390

16 + 5i 1.7616 33.8612 28.3807 35.9 965 27.9366

18 + 9i 1.3698 34.3431 27.2005 37.0 866 29.9550

20 + 8i 1.6391 37.7000 24.6693 35.9 916 32.4136

22 + 6i 1.7550 40.3645 24.8794 33.0 010 34.4353

不仅使得电网年收支平衡得到了保证，而且由于把电

能质量、系统失稳和网络阻塞所带来的额外费用转嫁

到过网费用中，做到了电力市场中的各经济实体的联

动及风险共担。从模型及计算结果可以看出不同的转

运量其模型中各部分和过网定价都不尽相同。体现了

模型定价的时间性及动态性。

由于电网成本函数是虚拟函数且模型中各参数

无法在线检测而需人为设定，这就使得计算结果的精

度受到人为主观因素的影响。如何进一步改进电网成

本函数以及准确选取模型中各个参数将是下一步工

作的重点。

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