输电网损分配方法的分析研究

电网用户各自在电力元件上引起的损耗究竟有多大，这是电力市场中输电成本合理分摊的重要内容。针对国内外几种典型的支路损耗分摊算法进行了深入的分析研究，剖析了这些算法的优缺点，指出基于支路功率分量理论的方法是准确的。仿真计算结果验证了分析的正确性。     

支路损耗分摊方法在输电网损公正分配中的应用

支路损耗分摊的准确和公正与否是确保电力市场中用户公平竞争的关键。针对现有支路损耗分摊方法理论上不严密和物理意义不明确等方面的缺陷，提出了一种新的支路损耗分摊的有效方法。这种方法将支路损耗看成由有功电流引起的损耗和无功电流引起的损耗两个部分组成，对有功(无功)电流引起的损耗再按电源对支路有功(无功)电流的贡献成正比分摊。这种方法不仅符合支路损耗的基本性质、能直接处理电网中的串并联支路，而且直接计及了有功和无功潮流的交叉耦合，弥补了已有方法的不足。基于本文方法给出了支路损耗分量的比例性质，探讨了本文方法和已有支路损耗分摊方法的等价关系和性能，仿真结果验证了本文方法和结论的正确性。     

基于共轭电流损耗分量的转运网损分摊方法研究

电力市场环境下,大量转运业务出现,如何根据各转运业务对支路潮流的影响来分摊网损是一个比较复杂的问题。基于电路理论及电力系统的相关知识,定义了共轭电流自损耗分量、共轭电流互损耗分量,使各支路上的功率损耗与各电源在该支路中产生的共轭电流损耗分量之间满足叠加定理,反映了各电源之间的相互作用情况,区分了各电源对支路功率损耗的贡献。以此为基础,提出了基于共轭电流损耗分量的转运网损分摊方法,明确了各转运业务及电网基本输电业务对各支路有功损耗的贡献,克服了在传统的功率定义下,支路的功率损耗不满足叠加定理给网损分摊问题带来的困难。且该方法能反应出反向潮流对损耗分摊的影响,算例证明,出现反向潮流时分摊结果合理。     

基于交流支路和节点联合电气剖分的功率损耗分摊问题分析

不同种类的电力网络损耗分摊方法对相同的具体问题往往难以求得相同的分析结果。究其原因，在于这些方法在对问题本质的认识存在分歧和不统一，处理问题时考虑的条件和因素各有侧重，导致方法本身存在不同程度的理论缺陷，使应用效果难以一致。基于对问题影响因素的分析和思考，提出损耗分摊问题的本质是电气分析、问题存在具有伴随网络状态的唯一解、检验分摊结果正确与否的标准是电力网络的电气原理和电气规律的观点。在这些观点的指导下，通过对支路损耗功率分摊3类特殊问题的思考与对策研究，提出支路损耗功率分摊一般性问题的解决对策和求解方法。对策与方法的理论核心是交流支路和节点的联合电气剖分，剖分结果完全满足电力网络的各种基本电气原理和电气规律。通过算例说明所提方法的电气正确性，为寻找损耗分摊问题的唯一解、进一步论证非线性与损耗分摊问题解的存在性之间的关系提供了分析手段。     

支路功率损耗分量定理

克希霍夫电压和电流定律可以求取各电源单独作用下支路和电流和电压分量,结合线性电路的叠加理即可求得所有电源共同作用下支路的总电流和总电压。由于叠加定理不适用于功率,其它的电路又未涉及支路的功率分量问题,而所有电源共同作用下各电源在支路中引起的功率分量和损耗分量是电力市场输电定价的依据,为此,本文基于微积分理论首次提出并证明了支路功率损耗分量定理,并给出了支路功率分量的递归算法,它即丰富和发展了传统的电路理论,又促进了电力市场的健康发展。     

基于支路复功率理论的阻塞成本分摊算法

阻塞成本分摊是电力市场运营管理的重要内容之一,基于"谁引起、谁负责"的分摊原则,提出了一种基于支路复功率理论的阻塞成本分摊算法,并建立起支路潮流与电源、负荷之间的量值关系,实现了根据市场参与者的定量阻塞责任大小对阻塞成本进行分摊.该算法满足电路定理,无需任何假设或近似,也无需构造无损网络,具有很好的物理特性,适用于混合交易模式共存的电力市场.最后用IEEE-9节点算例对该算法进行了验证,仿真结果验证了该方法的正确性与有效性.     

实时网损电量的计算及分摊

该文阐述了电源在支路中引起的全电能损耗分量的概念及其叠加原理，及节点阻抗矩阵为基础的算法，推导了全电能损耗分量的精确计算公式。全电能损耗分量既包含了各电源单独作用时的电能损耗，又包含了电源间交叉作用项的电能损耗，仅与本身的电流分量共轭值有关，从而避免了网损分摊中对交叉项的粗略处理。实时网损电量计算的重要步骤是对全损耗功率分量分时段积分求和，采样间隔长短可调节以满足要求的精确度。在此基础上提出了按电源在支路中引起的全电能损耗分量公平分摊网损的新方法，分摊原则是谁引起的损耗由谁承担，该方法克服了网损分摊中人工指定分配因子及按功率比例分摊网损的不足。     

基于电流共轭的转运网损成本分摊方法

电力市场商业化运营中计算转运成本时需对不同转运业务在同一支路中所产生的功率损耗成本进行计算。为此，文中根据电路的基本理论，结合电力系统的实际情况，提出了基于电流共轭的网损分摊计算方法(即线路转运网损与线路基本网损之和与线路网损功率相等)。从而使得各个转运业务的网损成本可以追溯，并且在某个支路内不同转运业务所产生的功率损耗满足叠加定理。该方法计算简单，且便于在网损成本计算乃至输电定价中实现公平、公正与公开。     

基于共轭电流全损耗分量法的输电损耗在线分摊计算

主要讨论了基于共轭电流全损耗分量法的输电损耗在线分摊计算,通过IEEE-30节点系统验证了该算法,在计算过程中采用短时分段积分的方式进行在线电能损耗分摊计算,全年的电能损耗则利用了典型运行方式来计算.该算法根据各电源对支路的使用程度计算各电源对各支路应承担的损耗,从而计算系统网损在电源中的分摊量.它反映了各电源对网络的使用程度,因此趋于合理,而且算法基于潮流计算,算法简单,计算速度快.     

基于交易的支路潮流和损耗分摊

在输电网开放的双边(多边)交易电力市场中，独立系统运行员(ISO)应当准确地计算各笔交易在电网的每一条支路上引起的潮流和损耗，一方面为分摊网络成本和损耗提供依据，另一方面向他们提供正确的经济信号，从而激励他们高效地使用电网和降低网损。文中提出一种基于交易的分摊支路潮流和损耗的方法(BPFA)，该方法允许各交易选择自己的网损补偿策略(比如增加发电机出力和(或)降低对用户的供电)，同时也考虑了节点注入无功功率对支路潮流和损耗的影响。以一个3机7节点的系统为例，分别用BPFA和新近报道的基于交易的支路潮流和网损分摊(TBPF)方法计算两笔转运交易在每一条支路上所引起的有功功率和有功损耗，结果表明BPFA能够反映交易对网络的实际使用程度，从而能够向市场参与者提供更为准确的经济信号，同时计算速度也比TBPF快。     

Transmission loss unbundling and allocation under pool electricity markets

This paper presents a methodology based on the circuit theories for unbundling and allocation of transmission losses among the participants of a pool-based electricity market. Starting from a known operation point and using the basic network equations without additional assumptions, an expression of the branch losses based on nodal current injections is derived. Since the power flow equations and circuit theories are satisfied, the methodology turns explicit, in a natural way, separating the losses at each system branch and assigning the responsibility to the respective market participants. It means that the loss allocation of each branch, which is produced by each generator and consumer, is obtained. Extensions and strategies considering unsubsidized and predefined proportion-based loss allocation as well as issues related with the allocation fairness and transparency are also included. Comparisons with previous methods and validation tests of the proposed method are reported by using the IEEE Reliability Test System.     

基于Shapley值的输电网损分配

输电网损是电力市场运作的成本之一，必须合理地分配给市场中的各个交易或各市场成员，这是传统的电路理论未曾涉及，而现在电力市场必须解决的新问题。目前，已有的方法不是基于直觉工程意义，就是基于假设加电路的基本理论，它们没有任何经济学意义。为此，基于博弈论中的Shapley值，提出了电力市场中输电网损分配的一种新方法，这种方法从市场竞争的角度平等地考虑了各个交易对电网损耗的影响，它不受各交易追加次序和电网功率因数的影响，能将电网损耗公正，公平地分配给电力市场中的各个交易，具有很好的经济学意义，仿真结果验证了该方法是有效的。     

有功、无功功率分摊与网损分摊的研究(三)拓扑潮流分析

根据文[1][2]的网络损耗分摊理论以及线路充电无功分摊方法,在常规潮流解算的基础上,利用网络拓朴和比例共享原则,得出了线路有功潮流与有功负荷和有功损耗,或者有功发电和网络有功损耗之间的关系;线路无功潮流与负荷无功和网络无功损耗的关系;进而得出有功、无功联合输电设备的利用份额,联合网损分摊的数学模型.开发了简捷实用的复杂电力系统分析程序.本文分析方法能够回答电力市场参与者所关心的各种问题,能增加电力市场的透明度.     

Transmission Cost Allocation Based on Data Envelopment Analysis and Cooperative Game Method

Transmission cost allocation is a traditional but challenging problem in electric power industries. Many factors can affect the transmission cost allocation. But most traditional allocation methods focus on just one point. The Data Envelopment Analysis (DEA) approach has the characteristic of multi-criterion. It can overcome the drawbacks of traditional allocation methods. This paper combines the game theory and DEA approach to solve the problem of transmission cost allocation. In order to take various key points of power transmission into account, three criterions are proposed. These criterions reflect the effect of load demand, transmission line usage and marginal cost on transmission cost allocation. Nucleolus and Shapley value are used to solve the DEA game programming. For measuring the fairness of the transmission cost allocation methods, this paper proposes an algorithm to evaluate the satisfaction of users with the different allocation methods. The DEA game approach is applied to IEEE 14-bus system. The results which are compared with that of other three traditional allocation methods demonstrate the applicability of the proposed method.     

含小水电群的配电网网损分摊研究

在含小水电群的配电网网损分摊计算中,由于边际网损系数法未考虑平衡节点及平衡节点选取不同对分摊结果的影响,提出边际网损系数法与支路耗散功率转归分量法相结合的网损分摊方法。首先从电路定律出发,利用诺顿等值将所有电源等效成节点注入电流,基于支路耗散功率转归分量法得出包含平衡节点的各电源节点应分摊的网损,然后利用边际网损系数法得出除平衡节点外的其他各节点分摊的网损。最后对含小水电的陇南地区电网进行了计算分析,将文中所提方法与传统的改进平均网损分摊法进行对比,验证了所提方法的可行性。     

基于电路理论与正交投影的支路损耗分摊方法

基于正交投影概念,提出一种新的基于电路理论的支路损耗分摊方法。将发电或负荷电流源独立作用下的支路电流分量在支路总电流方向上作正交投影,定义该正交投影分量为电流源对支路的电流投影分量,以此为基础分解支路潮流,实现支路损耗分摊。支路潮流分解结果可作为输电线路利用份额的计算基础。还深入探讨节点注入功率的两种等效方式,指出将所有发电与负荷均等效为电流源的等效方式存在单个电流源独立作用的结果主要取决于对地支路的问题,而将发电与负荷分别依次等效为电流源/等值导纳的等效方式则反映了支路功率分布应主要取决于发电与负荷的分布而非对地支路的实际情况,故应采用该种等效方式。通过算例验证该文方法的有效性。     

基于瞬时值解析的支路电能损失与成本分摊方法

电力网络的电气支路是输送电能的重要关口式通道。目前,在这类通道送受端安装的各类功率表和电能表,只能测量和统计支路上的总功率和总能量,尚无法从数字化和智能化的角度计量出送端多个等效电源或受端多个等效负荷在支路上流通的电气成分信息,此状况制约了支路成本核算与分摊工作的公正开展。为此,该文基于瞬时值解析思路,以支路受端带两个和多个等效负荷为例,分析不同负荷瞬时电流在支路总电流中的分配关系,推导出各瞬时成分量分摊的支路瞬时电阻及其对应的瞬时损耗功率关系式,并由此获得支路电阻损失电能分摊系数;由不同负荷瞬时电流间的环流出发,分析负荷间的功率和能量穿越现象及其具体关系;综合支路成分和负荷穿越情况分析结果,可绘制出支路–负荷系统的能量分配关系总图。基于此图,考虑送受端节点电价、支路输电价格等,可核算不同负荷分摊的输电成本以及购售电全过程的经济流。最后,通过算例,给出具体的电能分配关系、支路电能损失和输电成本分摊结果以及负荷间发生的交叉补贴费用,并与其他方法进行电阻电能损失分摊系数计算结果的比较。所提方法将对开发安装于支路上的新型智能电表或对支路能量与成本核算问题进行深入研究提供理论基础。