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【摘要】从我省电网特点入手，指出解决我省网损分摊问题的重要性，进而介绍了几种目前常用的网损分摊方法。
【关键词】网损分摊；电力市场
0.引言
黑龙江省是我国工业和农业的大省，供电面积广，供电区域分散，而负荷又相对较轻，相比较而言网损所占总输电量的比重就很大。随着电力市场体制的不断深化发展，使得输电网络损耗的成本分摊问题更加成了一个较为敏感的话题。本文对目前国内外学者就网损分摊方法的研究情况作简要的介绍，希望对我省电力行业加快市场化进程，合理解决网损分摊问题有所帮助。
1.网损分摊的研究意义
电力市场中，电网公司所担负的责任就是提供输电设备，为电力供电方、用电方输送电能。电网公司为了回收输电设备和提供相关输电服务所付出的成本，需要对电力供、用方收取相应的费用，此费用被称为输电费用或者过网费。随着我国电力体制的改革，电网的商业化运营己成为迫切需要解决的一个重点课题。
网损分摊问题实质上是输电费用分摊问题的子问题。电网在执行输电业务时，必须提供足够的输送容量，承担网损，同时承担交易输电对电网运行带来的影响。一定量的功率在通过输电网传输过程中引起功率损耗的大小，不仅与传输功率量和接网位置有关，还取决于系统的运行状态。因此，輸电用户在其合同电量实际传送之前是无法确定该电量所产生的功率损耗数量，这造成输电用户由于无法确定功率损耗数量而不能参与交易时购买输电损耗。
输电系统同时完成多笔交易所造成的网损一般占总发电量的5%~10% [1]。不同的计算和分摊方法会造成在电网用户间分摊比例很大的差异，并对电力系统的安全经济运行产生影响。英国电力市场的运行实践表明：不同的网损分摊方案可能对交易电价的影响高达 10% [2]。所以，合理、公平地进行网损分摊，无论从提高整个电力系统的经济效率来说，还是从对电网间用户的公平开放来说，都有重大的意义。下面就详细介绍目前国内外较为成熟的几种网损分摊方法。
2.国内外常用网损分摊方法剖析
2.1平均网损分摊法
平均网损分摊法是最早被电力联营市场所采用的方法。西班牙、英格兰和威尔士电力市场采用的就是这种分摊方法[3, 4]。该方法算法简单，不考虑输电网的结构、输电线路的距离和输送功率的收发点位置，在全网范围内按相同的网损系数进行分配。这种网损分摊方法既直接又透明，可以通过事前计算、事后计算、实时计算或三者之间组合来完全回收输电损耗成本。
虽然有不少文献在这种分摊方法的基础上进行了一些改进，例如在确定网损系数时，综合考虑电网中的电能质量、传输阻塞等因素，但是平均网损分摊方法不能提供电网短期和长期经济运行的经济学信号，缺乏强有力的电力市场的经济激励机制，因此目前该方法已很少采用。
2.2边际网损系数法
边际网损系数法是一种灵敏度方法，即根据节点注入功率的单位变化引起全网网损变化量的大小来对各节点上负荷或发电机进行网损的分摊。显然，这种分摊方法能反映各节点造成全网网损的微增成本信息，从而能够提供很好的经济信号，通过市场的手段促使潮流向网损减少的方向流动，达到优化潮流、提高经济效益以及指导用户投资决策的目的。但该方法计算出所有交易分摊网损之和与实际系统网损不等，不能完全回收输电损耗成本。美国加州、澳大利亚的电力市场均采用这种网损分摊方法，但是分摊方法的具体实现却有所不同[5]。
2.3压入法
压入法包括合同路径法和兆瓦——公里法。合同路径法虽然考虑了输电距离，但是极其粗略的。在其后发展的兆瓦——公里法[6]尝试根据各交易对电网的实际使用程度大小来分摊网损，考虑了有功潮流和线路长度对网损的综合影响，但该方法存在损耗收支不平衡问题。
2.4边际类方法
边际类方法由于其原理简单(只需潮流计算的知识)、计算快捷以及运行人员对损耗灵敏度概念十分熟悉而成为电力系统中传统的计算网损的方法，主要的方法是传统的边际类方法—解析灵敏度方法。
基于灵敏度的解析法是将整个网络功率损耗对输电服务用户功率的灵敏度作为输电损耗分摊的依据。该类方法一般用于联营和双(多)边交易的损耗分摊。在联营交易模式下，有两种基于损耗灵敏度思想的损耗分摊方法，一种是通过基于每个用户在每条输电线路上引起的潮流变化来分摊损耗的思想，其中文[7]引入了广义发电分布系数(GGDF)和广义负荷分布系数(GLDF)来简化计算，GGDF和GLDF表示线路潮流与各发电机和负荷之间的灵敏度关系，GGDF和GLDF是基于直流潮流模型计算出来的，其计算结果不够精确；另一种是微增节点注入功率的单位变化引起全网网损变化量的大小来对各节点上负荷或发电机进行网损分摊，这种实质上是边际网损系数法，这种分摊方法只能反映各节点所造成的全网网损的微增成本信息并且没有考虑平衡节点问题。在双(多)边交易模式下，文献[8]指出市场交易己经成为决定电力系统运行的独立决策变量，如何将输电损耗分摊到双边交易双方对于提高市场效率非常重要，并提出一种简单、系统的基于损耗灵敏度网损分摊方法，该方法考虑了交易双方以及损耗补偿者的相对大小和位置。文[9]提出在双(多)边交易模式下，将线路损耗表示成近似泰勒展开二次表达式并求得该损耗对各节点注入功率的灵敏度进行损耗分摊的方法。
2.5追踪类
潮流追踪，是以潮流计算或状态估计所得到的系统潮流分布为基础，根据节点功率比例分配原则[10, 11]，追溯潮流走向，从而确定输电用户功率在每个输电设备所通过功率中所占份额，以此作为输电功率损耗分摊的依据，该方法的计算直接针对输电用户功率总量。由于其原理简单，符合人们的常规思维，故一般都将其作为输电损耗分摊的一个备选方案。文献[10, 11]几乎同时提出了潮流跟踪法来确定线路潮流的流动情况，为按照线路的使用度来分摊损耗提供了准确的计算方法。追踪类方法主要包括按功率追踪损耗分摊方法和按电流追踪损耗分摊方法。
对功率追踪方法的研究首先从文[10, 11]开始，文[10]首先提出了潮流追踪法的重要原则——比例共享原则，运用拓扑网络矩阵的方法，根据功率比例共享原则，形成顺流分配矩阵和逆流分配矩阵，通过矩阵求逆的方法进而求得拓扑发电分配因子和拓扑负荷分配因子，由此得到发电机和负荷在输电线路上功率传输的关系。文[11]提出一种基于图论的潮流追踪的快速计算方法。该方法不用求逆阵，计算速度快。
2.6基于Shapley值的网损分摊方法
Shapley值是求解合作博弈问题的方法之一，主要用在两个方面：1.合作收益在合作各方之间的分配；2.同时使用某项设施产生的共同成本在合作各方之间的分配。
电力市场环境下，大量的电力交易同时依靠电网的转运功能来实现。在这一过程中，这些交易及交易之间的交互作用产生了系统总网损。换句话说，所有电力交易共同使用了整个电网，它们之间构成了事实上的合作关系。因此，利用Shapley值把系统总网损分摊给各交易是合适的。
研究表明，基于Shapley值的共同成本分摊方法具有稳定性(其解必定唯一且可行)，并且能够向合作各方提供所希望的经济激励信号。Shapley值体现的是每个联盟成员对该联盟的平均贡献，反映了个人在集体中的重要性。基于Shapley值的共同成本分摊方法的最大优点在于其分摊原理和分摊结果能够被所有合作方视为公平，分摊结果易于被合作各方接受，因此是一种很有发展前途的共同成本分摊方法。
3.结论
本文从电力市场化角度入手，指出了网损分摊问题是我省电网进入市场化阶段所必需妥善解决的问题。进而介绍了国内外学者研究的几种常用的网损分摊方法。这些方法各有优缺点，我省电力公司应根据具体情况选择适合自己的网损分摊方法，才能在解决网损分摊问题上取得最佳效果。
【关键词】网损分摊；电力市场
0.引言
黑龙江省是我国工业和农业的大省，供电面积广，供电区域分散，而负荷又相对较轻，相比较而言网损所占总输电量的比重就很大。随着电力市场体制的不断深化发展，使得输电网络损耗的成本分摊问题更加成了一个较为敏感的话题。本文对目前国内外学者就网损分摊方法的研究情况作简要的介绍，希望对我省电力行业加快市场化进程，合理解决网损分摊问题有所帮助。
1.网损分摊的研究意义
电力市场中，电网公司所担负的责任就是提供输电设备，为电力供电方、用电方输送电能。电网公司为了回收输电设备和提供相关输电服务所付出的成本，需要对电力供、用方收取相应的费用，此费用被称为输电费用或者过网费。随着我国电力体制的改革，电网的商业化运营己成为迫切需要解决的一个重点课题。
网损分摊问题实质上是输电费用分摊问题的子问题。电网在执行输电业务时，必须提供足够的输送容量，承担网损，同时承担交易输电对电网运行带来的影响。一定量的功率在通过输电网传输过程中引起功率损耗的大小，不仅与传输功率量和接网位置有关，还取决于系统的运行状态。因此，輸电用户在其合同电量实际传送之前是无法确定该电量所产生的功率损耗数量，这造成输电用户由于无法确定功率损耗数量而不能参与交易时购买输电损耗。
输电系统同时完成多笔交易所造成的网损一般占总发电量的5%~10% [1]。不同的计算和分摊方法会造成在电网用户间分摊比例很大的差异，并对电力系统的安全经济运行产生影响。英国电力市场的运行实践表明：不同的网损分摊方案可能对交易电价的影响高达 10% [2]。所以，合理、公平地进行网损分摊，无论从提高整个电力系统的经济效率来说，还是从对电网间用户的公平开放来说，都有重大的意义。下面就详细介绍目前国内外较为成熟的几种网损分摊方法。
2.国内外常用网损分摊方法剖析
2.1平均网损分摊法
平均网损分摊法是最早被电力联营市场所采用的方法。西班牙、英格兰和威尔士电力市场采用的就是这种分摊方法[3, 4]。该方法算法简单，不考虑输电网的结构、输电线路的距离和输送功率的收发点位置，在全网范围内按相同的网损系数进行分配。这种网损分摊方法既直接又透明，可以通过事前计算、事后计算、实时计算或三者之间组合来完全回收输电损耗成本。
虽然有不少文献在这种分摊方法的基础上进行了一些改进，例如在确定网损系数时，综合考虑电网中的电能质量、传输阻塞等因素，但是平均网损分摊方法不能提供电网短期和长期经济运行的经济学信号，缺乏强有力的电力市场的经济激励机制，因此目前该方法已很少采用。
2.2边际网损系数法
边际网损系数法是一种灵敏度方法，即根据节点注入功率的单位变化引起全网网损变化量的大小来对各节点上负荷或发电机进行网损的分摊。显然，这种分摊方法能反映各节点造成全网网损的微增成本信息，从而能够提供很好的经济信号，通过市场的手段促使潮流向网损减少的方向流动，达到优化潮流、提高经济效益以及指导用户投资决策的目的。但该方法计算出所有交易分摊网损之和与实际系统网损不等，不能完全回收输电损耗成本。美国加州、澳大利亚的电力市场均采用这种网损分摊方法，但是分摊方法的具体实现却有所不同[5]。
2.3压入法
压入法包括合同路径法和兆瓦——公里法。合同路径法虽然考虑了输电距离，但是极其粗略的。在其后发展的兆瓦——公里法[6]尝试根据各交易对电网的实际使用程度大小来分摊网损，考虑了有功潮流和线路长度对网损的综合影响，但该方法存在损耗收支不平衡问题。
2.4边际类方法
边际类方法由于其原理简单(只需潮流计算的知识)、计算快捷以及运行人员对损耗灵敏度概念十分熟悉而成为电力系统中传统的计算网损的方法，主要的方法是传统的边际类方法—解析灵敏度方法。
基于灵敏度的解析法是将整个网络功率损耗对输电服务用户功率的灵敏度作为输电损耗分摊的依据。该类方法一般用于联营和双(多)边交易的损耗分摊。在联营交易模式下，有两种基于损耗灵敏度思想的损耗分摊方法，一种是通过基于每个用户在每条输电线路上引起的潮流变化来分摊损耗的思想，其中文[7]引入了广义发电分布系数(GGDF)和广义负荷分布系数(GLDF)来简化计算，GGDF和GLDF表示线路潮流与各发电机和负荷之间的灵敏度关系，GGDF和GLDF是基于直流潮流模型计算出来的，其计算结果不够精确；另一种是微增节点注入功率的单位变化引起全网网损变化量的大小来对各节点上负荷或发电机进行网损分摊，这种实质上是边际网损系数法，这种分摊方法只能反映各节点所造成的全网网损的微增成本信息并且没有考虑平衡节点问题。在双(多)边交易模式下，文献[8]指出市场交易己经成为决定电力系统运行的独立决策变量，如何将输电损耗分摊到双边交易双方对于提高市场效率非常重要，并提出一种简单、系统的基于损耗灵敏度网损分摊方法，该方法考虑了交易双方以及损耗补偿者的相对大小和位置。文[9]提出在双(多)边交易模式下，将线路损耗表示成近似泰勒展开二次表达式并求得该损耗对各节点注入功率的灵敏度进行损耗分摊的方法。
2.5追踪类
潮流追踪，是以潮流计算或状态估计所得到的系统潮流分布为基础，根据节点功率比例分配原则[10, 11]，追溯潮流走向，从而确定输电用户功率在每个输电设备所通过功率中所占份额，以此作为输电功率损耗分摊的依据，该方法的计算直接针对输电用户功率总量。由于其原理简单，符合人们的常规思维，故一般都将其作为输电损耗分摊的一个备选方案。文献[10, 11]几乎同时提出了潮流跟踪法来确定线路潮流的流动情况，为按照线路的使用度来分摊损耗提供了准确的计算方法。追踪类方法主要包括按功率追踪损耗分摊方法和按电流追踪损耗分摊方法。
对功率追踪方法的研究首先从文[10, 11]开始，文[10]首先提出了潮流追踪法的重要原则——比例共享原则，运用拓扑网络矩阵的方法，根据功率比例共享原则，形成顺流分配矩阵和逆流分配矩阵，通过矩阵求逆的方法进而求得拓扑发电分配因子和拓扑负荷分配因子，由此得到发电机和负荷在输电线路上功率传输的关系。文[11]提出一种基于图论的潮流追踪的快速计算方法。该方法不用求逆阵，计算速度快。
2.6基于Shapley值的网损分摊方法
Shapley值是求解合作博弈问题的方法之一，主要用在两个方面：1.合作收益在合作各方之间的分配；2.同时使用某项设施产生的共同成本在合作各方之间的分配。
电力市场环境下，大量的电力交易同时依靠电网的转运功能来实现。在这一过程中，这些交易及交易之间的交互作用产生了系统总网损。换句话说，所有电力交易共同使用了整个电网，它们之间构成了事实上的合作关系。因此，利用Shapley值把系统总网损分摊给各交易是合适的。
研究表明，基于Shapley值的共同成本分摊方法具有稳定性(其解必定唯一且可行)，并且能够向合作各方提供所希望的经济激励信号。Shapley值体现的是每个联盟成员对该联盟的平均贡献，反映了个人在集体中的重要性。基于Shapley值的共同成本分摊方法的最大优点在于其分摊原理和分摊结果能够被所有合作方视为公平，分摊结果易于被合作各方接受，因此是一种很有发展前途的共同成本分摊方法。
3.结论
本文从电力市场化角度入手，指出了网损分摊问题是我省电网进入市场化阶段所必需妥善解决的问题。进而介绍了国内外学者研究的几种常用的网损分摊方法。这些方法各有优缺点，我省电力公司应根据具体情况选择适合自己的网损分摊方法，才能在解决网损分摊问题上取得最佳效果。