8.4.6 负荷波动的影响
1. 负荷时间曲线
假设整个系统的负荷均按相同的方式发生波动。 • 将一天划分为若干个时间间隔，并且假设负荷在 同一个间隔里恒定不变。图8-5(a)示的负荷时间特 性展示了负荷在一天的各个时段是如何变化的。
• 第二种方法的理论前提是：输电网络本质上具 有自然垄断性，因此需要实施监管。
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基本内容
8.1 简介 8.2 输电业务特性 8.3 基于成本的输电扩容
8.4 基于价值的输电扩容
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输电业务特性
• 输电业务基本原理：发电厂与负荷位置不同，负 荷需要通过输电网络才能实现用电，这是输电业 务之所以会存在的原因。 • 随着生产者与用户之间距离的增加，输电业务的 市场空间也将不断增大。
• 输电容量为0，收入为0； • 输电容量最大，收入为0； • 输电容量=466MW； 输电收入最多
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8.4.3 输电供应函数
• 一条输电线路建成后，它的年成本可以分解为两 个部分，即取决于线路容量的变动成本和与容量 无关的固定成本。 CT(T) = CF + CV(T) • 假设变动成本是关于容量的线性函数： CV(T) = k l T l ---线路长度 k--- 建设长度为 1km 的输电线路分摊到每 年的边际成本 T--- 线路容量
• 邮票法 • 合同路径法 • 兆瓦—公里法
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1. 邮票法
为了取得网络使用权，所有的使用者都必须向所 在地区的输电企业支付一笔“系统使用费”。
该费用像邮票一样，一般总是与电能的来源与去 向无关，它只与使用者在不在本用者支付的费用不能反映他们对 网络的实际使用程度；只能回收地区性输电网 络的使用成本。
• 输电资产使用寿命长。大多数输电设备的设计使 用寿命大约是20〜40年， 有的甚至更长。 • 输电网络具有规模经济性。电力输送的平均成本 会随着电能输送数量的增加而减少。
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输电业务特性
• 输电投资具有不可变性。一旦输电线路建成，输 电企业就不可能将它重新布置到其他位置，从而 谋取更多的收益。 • 输电投资具有团性。在新建输电设施时，它的额 定容量通常不可能恰好等于容量需求值。新输电 设施投资发生的频率是很快的，并且通常是成块 增加的。
• 互连线路上的无约束潮流F=933.3MW • 各国发电成本及全系统的发电成本分别为：
CS = 24605 美元/h；CW = 10578美元/h CU = CS + CW = 35183 美元/h
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线路约束成本与投资成本的折衷
• 无约束调度及其对应成本称为优化调度和优化成本。 • 如果输电容量是 800WM ，此时的发电出力及对应的 成本为：
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最优输电容量
• 如果互联线路的输电容量是800MW，并且从蜀国 流向魏国的潮流也为800 (F=T ），此时的短期边 际运营成本即为4美元/MWh。 • 这也就意味着该短期边际运营成本恰好等于互联 线路的长期边际成本。 • 如果互联线路所有者能按两市场间节点价差实现 费用回收（或者收取等于该价差的输电费用）， 此时的收入将恰好等于建造该线路的成本。
线路约束成本与投资成本的折衷
• 输电总成本等于输电系统建造成本与约束成本之和。
随着容量的增加，输电线路的 建造成本会增加，但是输电网 络对发电调度的限制减少了， 所以输电约束成本会降低。 输电网络发展应以优化输电总 成本为目标。 右图表明上面例子对应的最优 输电容量应当是800MW。
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PS = 1300MW, CS = 21450 美元/h PW = 700MW, CW = 14000 美元/h
• 在该约束条件下，总的负荷供电成本为：
CC = 35450 美元/h
• 有约束与无约束情况下的成本差额被称为约束成本或 者次优发电成本。
DC = CC – CU = 267美元/h
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• 如果输电网络是线性系统，该方法很严格的。 • 输电网络并不是线性的。交易评估时采用的基 础潮流假设，以及交易被计算的顺序等，都会 对最终的计算结果产生不可预知的重大影响。
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以上三种方法的评价
三种方法均缺少可信的经济理论支持。
• 尤为要注意的是：它们对应的输电费用与网络平
均成本成比例，但不是微增成本成比例。
第八章 输电投资
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基本内容
8.1 简介 8.2 输电业务特性 8.3 基于成本的输电扩容
8.4 基于价值的输电扩容
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简介
• 输电网络扩容的实现手段主要有两种，即新建线 路或对现有设施进行升级改造。
• 为了最大化全社会的经济福利，实现电力行业长 期发展的目标应当遵循最小成本原则。 • 输电网络投资机制建立的两种发展方向：商业性 输电投资和基于监管激励的输电投资。 • 第一种方法的理论依据是：市场力量是推动输 电投资与扩容的关键因素。
• 基于人口与经济预测，输电企业对输电容量需求做出 预测。 • 在以上预测的基础上，输电企业制定扩容规划，并提 交给监管机构。 • 监管机构对规划进行审查，并决定对哪些设施进行建 设或升级。 • 输电企业使用它的股东或债券持有者提供的资金建设 新的输电设施。 • 在新的设施投运后，输电企业通过向电网使用者收取 输电费用回收投资成本，这些输电费是必须支付的。
• 【例8-2】：输电的边际价值是关于线路潮流数量的函数
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8.4.2 输电需求函数
• 在输电需求函数中，将给出输电价值相对于蜀国 与魏国之间潮流传输数量F的关系：
pT(F) = pW(F)-pS(F) --- pT(F)表示输电价值 • 魏国和蜀国的电能价格pW(F)、pS(F)是关于潮流输
• 上述方法不能提供正确地经济信号。
但是它们简单且易于操作，所以也得到广泛应用。
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基本内容
8.1 简介 8.2 输电业务特性 8.3 基于成本的输电扩容
8.4 基于价值的输电扩容
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8.4.1 输电价值的确定
• 【例8-1】 假设有一个双母线、单线路系统。不考 虑网络损耗，并忽略安全约束的影响。
输电业务特性： • 输电具有自然垄断性：现实情况下，很难想象一 些投资者会决定架设一套全新的网络，与已有的 网络进行竞争运营。另外， 输电网络的最小经济 规模也决定了电力传输是典型的自然垄断业务。
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输电业务特性
• 输电是资金密集型业务。为了实现电力的远距离 安全输送、输电企业需要购买非常多的昂贵设备 。架空输电线路显然是输电业务最常见的贵重设 备，除此之外，变压器、开关与无功补偿设备的 成本也是极其高昂的。
• 假设两个发电机的容量都足够大，每个发电机都能单 独承担1000MW负荷的电力供应； • 假设输电线路有足够的容量，能够承担任何数量的电 力传输任务。
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输电价值的确定
对于母线B来说： • 可以以45美元/MWh从本地电厂G2购电 • 也可以 20 美元 /MWh 向远端的发电厂 G1 购电， 需要支付电能传输费用。 如果输电成本低于 25 美元/MWh ，用户将选择向 发电厂 G1 购买电能，因为这样做所需要的总成本 将低于45美元/MWh 。 从输电线路所有者的角度看，超过25美元/MWh的 电价并不是一个很好的选择。 本例题中输电服务的价值是25美元/MWh 。
• 由输电需求函数得到最优容量为：
TOPT = 800MW
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最优输电容量
• 图 6-10 中，蜀国和 魏国的节点价格是 关于各自生产量的 函数。 • 在联络线潮流受联 络线容量限制时， 两条曲线之间的垂 直距离即为两国电 能市场节点价格之 差。 • 该价差为输电容量 短缺量所对应的输 电短期边际成本。
• 商业性输电。不是由受监管的区域输电企业建设 的，而是由一些不受监管的企业提供输电建设所 需资金的。
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基本内容
8.1 简介 8.2 输电业务特性 8.3 基于成本的输电扩容
8.4 基于价值的输电扩容
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8.3.1 输电容量投资水平的设定
采用传统方法时，输电设施的投资一般按照下面的程 序进行实施：
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2. 合同路径法
• 采用合同路径法时，合同中通常会规定一条连续 的电气路径（即合同路径），并假定电能在发电 厂与送达点之间会按该路径流动。 • 在合同有效期内，生产者与用户同意支付一定的 转运费，该费用与电能输送数量成比例。通过转 运费用，公用事业可以回收合同路径内输电资产 的部分成本。
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输电容量投资水平的设定
采用基于成本的方式回收输电投资的优缺点：
• 优点：可以保证输电公司的持续经营，该方式
是保证各相关方利益的最佳方式，还能确保电
力输送成本具有一定程度的可预见性。 • 缺点：不能保证输电容量投资水平是经济最优 的。
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8.3.2 输电成本分摊
为了帮助输电企业回收投资成本，监管者首先需 要确定它们的允许收入。接下来需要进行的工作 是：在使用输电网络的电能生产者与消费者之间 分摊该嵌入成本。 主要有以下几种方法：
• 输电价值函数可表示为：
pT(F) = 3 + 0.02(DW - F) – 0.01(DS + F)
pT = 28 – 0.03F (DS=500；DW=1500)
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输电线路所有者的收入
• 输电线路所有者的收入可以用关于线路可用容量 的函数来表示： R(F) = pT(F) ×F = (28-0.03F)×F 输电收入是关于输送潮流的二次函数
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输电价值的确定
• 输电价格选定为这一数值时， 用户使用或不使用 输电系统的影响实际上完全一样，输电价值是关 于短期边际发电成本的函数。 • 从输电投资的角度看，只有在该输电线路的分摊 成本低于25美元/MWh时，才可以真正投资进行建 设。 • 如果本地发电厂的最大出力小于 1000MW ，那么 此时只有使用输电线路才能满足负荷的用电需求 。输电线路在该情况下的价值不再取决于本地发 电价格， 而是与用户购买电能的支出意愿有关。