引言

近年來,我國開始逐步推行配售分離的電力體制改革,在此基礎(chǔ)上,增量配電網(wǎng)在全國各地改革試點(diǎn)工作穩(wěn)步推進(jìn)。增量配電網(wǎng)鼓勵(lì)多元主體共同投資,電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)不再呈電力公司壟斷的形式。另一方面,各種形式的清潔能源包括風(fēng)能、太陽能、潮汐能等在電網(wǎng)滲透率也不斷攀升。在配售分離和多能互聯(lián)的大背景下,電網(wǎng)的源、網(wǎng)、荷建設(shè)表現(xiàn)為投資開放的模式。

本文分別從系統(tǒng)運(yùn)營、電力市場(chǎng)視角建立了電網(wǎng)投資效益評(píng)估指標(biāo),并根據(jù)1EEE24節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng),基于赫芬達(dá)爾-赫爾希曼指數(shù)、塞勒指數(shù)、供給剩余系數(shù)等不同評(píng)價(jià)指標(biāo)全面評(píng)估了不同投資建設(shè)方案的效益。

1電網(wǎng)投資經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估指標(biāo)分析

電網(wǎng)投資包括電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)建,如電纜線路建設(shè),負(fù)荷、電源增加等。系統(tǒng)擴(kuò)建中除了考慮系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行外,還應(yīng)考慮擴(kuò)建中帶來的功率阻塞、建設(shè)成本等。本節(jié)重點(diǎn)分析了電網(wǎng)擴(kuò)建中各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估指標(biāo),包括系統(tǒng)運(yùn)營視角的功率阻塞成本,源、荷經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估以及電力市場(chǎng)視角的各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)。

1﹒1阻塞管理成本

阻塞成本即系統(tǒng)為解決輸配電網(wǎng)的功率阻塞而產(chǎn)生的調(diào)度、管理等費(fèi)用,阻塞成本可分為節(jié)點(diǎn)阻塞成本、線路阻塞成本以及系統(tǒng)阻塞成本三個(gè)層面。

(1）節(jié)點(diǎn)功率阻塞成本,即系統(tǒng)運(yùn)營商因線路功率阻塞而在任一節(jié)點(diǎn)投資的費(fèi)用,也就是說,節(jié)點(diǎn)阻塞成本可定義為節(jié)點(diǎn)電能消費(fèi)和生產(chǎn)的價(jià)值差:

式中,a為邊界電價(jià)(LocationMarginalPrice,LMP）,an為節(jié)點(diǎn)n的邊界電價(jià):N為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù):Pgn為節(jié)點(diǎn)n的電源輸出功率:Pdn為節(jié)點(diǎn)n的負(fù)荷總功率:Pln為流入節(jié)點(diǎn)n的功率。

(2）線路功率阻塞成本:

式中,下標(biāo)s、r分別表示輸入側(cè)節(jié)點(diǎn)、輸出側(cè)節(jié)點(diǎn):fsr為節(jié)點(diǎn)s、r之間傳送的有功功率。

(3）系統(tǒng)功率阻塞成本:

其中:

1.2源、荷經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估指標(biāo)

1.2.1系統(tǒng)發(fā)電電源經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估

(1）單個(gè)電源經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估:

式中,NG表示系統(tǒng)發(fā)電電源總數(shù):Ci為第i個(gè)發(fā)電單元投資單價(jià):Pgi為第i個(gè)發(fā)電單元發(fā)電量。

(2）節(jié)點(diǎn)發(fā)電電源經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估。即連接于同一節(jié)點(diǎn)的所有發(fā)電電源經(jīng)濟(jì)效益總和:

(3）系統(tǒng)發(fā)電電源總體經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估:

1.2.2用戶經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估

(1）單個(gè)用戶經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估:

式中,ND表示系統(tǒng)負(fù)荷總數(shù):Bj為第j個(gè)用戶供電要約買入價(jià)格:Pdj為第j個(gè)負(fù)荷功率。

(2）節(jié)點(diǎn)用戶經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估。即連接于同一節(jié)點(diǎn)的所有負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)效益總和:

(3）系統(tǒng)用戶總體經(jīng)濟(jì)效益為:

1.3系統(tǒng)投資總成本評(píng)估

電網(wǎng)投資總成本包括功率阻塞成本,源、荷投資成本,即:

1.4電力市場(chǎng)評(píng)估指標(biāo)

電網(wǎng)擴(kuò)建中的電力市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)性取決于電力公司對(duì)電能的定價(jià)與邊界電價(jià)的關(guān)系,本文詳述了下述三種電力市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo):

(1）赫芬達(dá)爾-赫爾希曼指數(shù)(Herfindahl-HirschmanIndex,HHI）:

對(duì)于電力市場(chǎng)而言,HHI指數(shù)介于0～100之間。HHI指標(biāo)反映了各發(fā)電單元的市場(chǎng)勢(shì)力的占比情況,表征了發(fā)電單元的市場(chǎng)集中程度,HHI指數(shù)是典型的市場(chǎng)集中度指標(biāo)。

(2）塞勒指數(shù)(LernerIndex,LI）:

式中,MCP為電力市場(chǎng)清算電價(jià)。

對(duì)于壟斷電力市場(chǎng)而言,電力公司通過設(shè)定較高的電價(jià)來最大化售電利潤。在配售分離的背景下,理想情況下可滿足塞勒指數(shù)為零。

(3）供給剩余系數(shù)(ResidualsupplyIndex,RsI）:

當(dāng)供給剩余系數(shù)大于100%時(shí),意味著發(fā)電單元或者供電商可滿足供電需求,此時(shí)電力市場(chǎng)對(duì)電價(jià)的影響程度較小:反之,供給剩余系數(shù)小于100%時(shí),在滿足一定限制的條件下,系統(tǒng)可通過抬高電價(jià)來控制供給剩余系數(shù)。

2算例分析

本文利用文獻(xiàn)[6]所示的IEEE24節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)評(píng)估了電網(wǎng)投資效益,該系統(tǒng)包含24個(gè)節(jié)點(diǎn)、35條線路以及32個(gè)發(fā)電單元。本文擬對(duì)下述兩種建設(shè)方案進(jìn)行評(píng)估:

方案一:增加線路6-10、7-8、10-12、11-13、14-16、16-17和20-23,投資費(fèi)用總計(jì)為1032.12萬元:

方案二:增加線路6-10、7-8、10-12、11-13、14-16、15-16、16-17和20-23,以及在節(jié)點(diǎn)18、21之間建立雙回路,投資費(fèi)用總計(jì)為1236.48萬元。

本文首先基于電源經(jīng)濟(jì)效益(Ps）、負(fù)荷經(jīng)濟(jì)效益(Cs）、阻塞管理成本(CR）、系統(tǒng)側(cè)總投資成本(sw）以及HHI指數(shù)評(píng)估上述兩種投資方案,結(jié)果如表1所示。

相比之下,方案一的擴(kuò)建計(jì)劃電源經(jīng)濟(jì)效益、阻塞管理成本及系統(tǒng)側(cè)總投資成本都較好,方案二的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)效益以及電源的市場(chǎng)集中程度(HHI指數(shù)）較高。

進(jìn)一步地,本文評(píng)估了各負(fù)荷、電源單元的經(jīng)濟(jì)效益以及剩余供給系數(shù)指標(biāo),結(jié)果如表2所示。

最后,本文從節(jié)點(diǎn)側(cè)視角,基于系統(tǒng)總投資成本(sw）、塞勒指數(shù)(LIn）評(píng)估了上述兩種方案,結(jié)果如表3所示,方案一的塞勒指數(shù)較低。

3結(jié)語

本文分別從系統(tǒng)運(yùn)營、電力市場(chǎng)視角建立了電網(wǎng)投資效益評(píng)估指標(biāo):系統(tǒng)運(yùn)營方面包括功率阻塞管理成本,源、荷建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估指標(biāo):電力市場(chǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)包括赫芬達(dá)爾-赫爾希曼指數(shù)(HHI）、塞勒指數(shù)(LI）、供給剩余系數(shù)(RsI）。然后利用IEEE24節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng),分別從源、荷單體,節(jié)點(diǎn)側(cè),系統(tǒng)側(cè)角度考慮,基于上述多指標(biāo)評(píng)估了不同電網(wǎng)建設(shè)方案的投資效益。綜合而言,方案一投資效益較優(yōu)。