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输配电的合理定价得到了越来越多的关注。尤其是对跨省跨区交易,以及增量配网改革,不合理的输配电定价机制可能影响大范围交易的成交,影响增量配网改革的成效。上一篇文章中,我们对输配电定价进行了总体的介绍,并基于一个最简单的算例进行了说明。本文在上篇文章的基础上,对更加复杂的情况进行进一步的分析和讨论。
(来源:走进电力市场 作者:谢文锦 荆朝霞)
一、不同负荷特性的用户的输电定价方法
上篇文章(参考:输配电定价 输配电服务概述)提到,考虑到输配电网的规划、建设主要是考虑系统峰荷的情况,相关的成本也应该以系统峰荷时的情况进行分摊。
一般输配电价格按年度或月度核定,根据用户对系统峰荷的影响分摊。下面给出实际中可以采用的几种定价形式。
1、一部制的容量定价机制,根据用户在系统(年度)峰荷时的负荷分摊
由于系统最大负荷时刻具有一定的不确定性,为了减小不确定性,可以采用多个峰荷加权的方式。典型的是采用3个最大负荷时段的负荷的加权值。这三个时段是最大负荷时段、次大负荷时段、第三大负荷时段,一般对这三个时段之间的间隔进行一定的限制,不少于一定的时间。比如图1所示为某地区某月负荷最高的连续6天的情况。可以看到,最大负荷是在8月6日的19点,负荷为400万千瓦。如果要求几个最大负荷之间的时间间隔一天以上,则次大负荷时段为8月1日的19点,负荷为380万千瓦,第三大负荷时段为8月3日的19点,负荷为350万千瓦。实际的第三大负荷日是8月2日,但由于其不满足“时间间隔一天以上”,用来8月3日的19点作为第三大负荷时段。
图1系统负荷
如果某居民用户A在这三个时段(8月1日、8月3日、8月6日19点)的负荷分别是4.6千瓦,5.6千瓦,3千瓦,则平均负荷为4.3千瓦,用户按照4.3千瓦负荷缴纳输电费。如果容量费价格为40元/千瓦•月,则其月度的输电费为172元。
2、一部制的电量定价机制,根据用户的用电量及负荷率分摊
容量定价方法,需要有负荷的每个时段的负荷数据。对于没有实现分时计量的用户,无法采用容量定价的机制。可以通过以电量反推负荷的方式来计算输电费。这种方法需要首先给出每类用户的负荷率(平均负荷除以最大负荷),然后根据负荷率从用电量计算等值负荷。每类用户的负荷率可以通过系统的历史数据统计获得。
比如,该地区居民用户总体的平均负荷率为0.5,用户A某月的用电量为1440千瓦时,则其等值负荷为4(=(1440÷720)÷0.5)千瓦。按照4千瓦缴纳输电费。如果容量费的价格为40元/千瓦•月,则该用户的输电费为40*4=160元。
3、一部制的电量定价机制,根据峰谷时段用电量分摊
如果用户安装和峰谷分时电表,则可以采用根据峰谷用电量分摊的方式。
首先定义峰时段和谷时段。然后考虑系统最大负荷出现在峰荷时段的概率和出现在谷荷时段的概率,将总的输电成本按照这个比例分摊到峰荷时段的用电量和谷荷时段的用电量。
比如,定义8:00-21:00为峰时段,其余时间为谷时段。认为系统峰荷出现在峰时段的概率为90%,出现在谷时段的概率为10%(有些情况下,系统峰荷可能出现在晚上21:00到第二天早上8点之间)。
假设每千瓦的输电容量费与上面的例子一样,是40元/千瓦•月。该地区该月总的用电量为12.96亿度,总体负荷率为0.6,其中峰荷时段用电8.96亿度,谷荷用电4亿度。则峰荷电和谷荷电的输电价可以以下方法计算。
总输电费:(12.96÷720÷0.6)*40=1.2亿元
峰荷电输电价:(1.2*0.9)÷8.96=0.12元/度
谷荷电输电价:(1.2*0.1)÷4=0.03元/度
假设用户B在一个月的用电量1440度中,有1000度为峰荷用电,440度为谷荷用电,则其总输电费为
峰荷输电费:0.12*1000=120元
谷荷输电费:0.03*440=13.2元
总输电费:120+13.2=133.2元
4、几种方法的比较
从上面的结果看,对同一个用户,采用的输电定价方法不同,需要缴纳的输电费也不同。本例中,三种方法下的输电费分别为172元、160元和148.2元。三种方法下的具体区别与整体系统的相关参数(最大负荷、负荷率、峰谷电量比)以及用户自己的相关参数有关。其他一些参数下,可能是另外的结果,可能方法三下的输电费比前两种高。比如,假设用户的1440度电中,全部为峰荷用电,则其总输电费为0.12*1440=172.8元。
这些方法的实际应用中,不同的定价方法对用户的计量有一些不同的要求。第一种完全按照容量收费的方法,需要能够测量用户的分时电价。第三种,根据峰、谷时段用电量收费的方法,需要能够测量用户的峰电量、谷电量。第二种方法,对计量的要求最简单,只要有月度的电量即可,但需要采用一定的方法确定每一类用户的平均负荷率。
实际电力市场中,具体采用哪种方法,需要结合用户计量设备的现状,也可以同时设计多种价格套餐,由用户自行选择采用哪种方式。
5、多个电压等级的输配电价机制
输配电电价的基本原理是按对系统峰荷(电网潮流最大的时候)的状态分摊,是一种容量定价机制。上面的讨论看到,在用户的计量条件不满足分时计量的要求时,可以采用基于电量收费的方式,基本原理是通过电量估算其对电网峰荷的影响。
当系统有多个电网等级,有多个区域时,即使用户具有分时计量的条件,也很难准确确定其对系统峰荷的影响:不同区域、不同电压等级的电网的最大潮流一般不同时发生,用单一的系统峰荷法很难准确计算不同用户对系统成本的影响。因此,对有多个电压等级的电网,高电压等级的电网的相关成本在分摊给本电压等级的用户,一般采用基于峰荷的容量费方法,分摊给下一级、下两级等更低电压等级的负荷时,会将一部分或全部成本按照用户的用电量分摊。
二、输配电成本在发电和用户之间的分摊
1、为什么要将输配电成本分摊给发电
发电和用户都是电网的使用者,都应该承担一部分输配电费。在已经建立能量市场的情况下,分配给发电的输配电费成为发电企业的总成本的一部分,输配电费的大小会影响发电企业在能量市场的报价,分配给发电的输配电成本最终还是转移给用户。比如,发电企业A的发电成本是每度电0.3元,在能量市场的报价是按成本报价,即0.3元/度;如果其输配电成本是每度电0.1元钱,则其会在能量市场的报价中提高0.1元,变为每度电0.4元。如果所有电厂的输配电价都相同,都是0.1元/度,则这个输配电价的存在对能量市场的竞争没有影响,最终会导致能量市场的出清价格提高0.1元,这与直接将这0.1元分配给用户的结果是一样的。
如果不同位置的发电机组的输配电费不一样,则其将对能量市场,以及发电企业的决策产生影响。假设系统有另外一个电厂B,其发电成本也是0.3元/度,但是其与电厂A在不同的位置,其输配电费是0.15元/度。这样,B电厂在能量市场的竞争中相对A电厂处于不利的地位,长久以来,其效益将比A电厂差。如果市场发电供给过剩,将首先淘汰B电厂,而如果发电不足需要新建电厂,发电企业将会选择在A电厂所在的地区。
从上面的例子看到,如果发电侧不承担任何输配电费,或者发电的输配电价没有位置的信息和差异,则发电机组无论连接在电网的哪个位置——无论是在负荷密集、缺电的地区,还是在远离负荷中心、发电供给充足的地区——其在输配电方面的成本没有差别,市场无法引导发电企业在负荷密集、缺电的地区建设新的电厂。如果对不同地区的发电机组采用不同的输配电价,就可以对发电企业的运行、建设起到一定的引导作用。
在可再生能源不断增加的情况下,对发电企业通过输配电价对其规划、建设提供一定的经济信号会越来越重要。可再生能源不断增加的情况下,一方面,输配电成本在总成本中的比例会增大;另一方面,不同电源的发电特性(发电曲线)的差异也会增大,对电网成本的影响的差别也会增大。发电侧不承担任何输配电费,可再生能源增加的情况下经济信号的扭曲会更大。
2、输配电成本如何在发电和负荷之间分摊
1)专用设备和公共设备
如果能知道输配电网中每个设备是为谁建设的,给谁用的,则可以很容易的将不同的输配电设备的成本分摊给不同的市场成员(包括发电和用户)。电网中有一些专用的设备可以明确的区分其使用、收益对象,但电网中存在大量的公用设备,无法区分其用户。这就需要采用一些具体的方法、规则来对这些设备的成本进行分摊。
图2输电成本的分摊
以图2为例。仅考虑输电线路的成本(可以将变电站等其他电网设备成本分摊到线路中)。该系统中有6条线路,有5条线路都是专用设备,都有明确的使用对象,将其相关成本分摊给相应的使用对象即可:AC→G1,AM→L1,BD→G2,BK→G2,BN→L2。
线路AB属于公用线路,需要将其成本按照一定的原则分摊给市场成员。
2)电网公共设备成本在电源侧和负荷侧的分摊比例
电网公共设备在电源侧和负荷侧的分摊,首先需要确定一个总体的分摊比例。比如,
(1)分别将50% 的成本分摊给发电和负荷;
(2)将70%分给负荷,30%分给发电;
(3)将30%分给发电,70%分给负荷。
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