【精彩论文】基于分布因子法的主动配电网成本分摊方法

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张伊，陈启鑫，夏清

清华大学

引文信息

张伊, 陈启鑫, 夏清, 等. 基于分布因子法的主动配电网成本分摊方法[J]. 中国电力, 2020, 53(4): 13-21.

ZHANG Yi, CHEN Qixin, XIA Qing, et al. Active distribution network cost allocation method based on distribution factor method[J]. Electric Power, 2020, 53(4): 13-21.

研究背景

为了减少环境污染、避免过度使用化石能源，清洁的分布式可再生能源发电技术逐渐成为人们关注的焦点，为人们实现清洁用能提供了更多可能。随着可再生能源渗透率不断提高，传统配电网将逐步被适于消纳可再生能源、网架结构坚强、自动化水平高的主动配电网代替。主动配电网具有拓扑结构灵活和潮流方式多变等特点，传统的电网成本分摊方法已不再适用。为此，本文提出了一种基于分布因子法的主动配电网成本分摊方法。

论文所解决的问题及意义

针对主动配电网的配电成本分摊面临的网络拓扑重构频繁、潮流结构灵活多变、线路利用程度相异等多个问题，本文选择通过分布因子法进行改进分析，其优势在于： 

（1）在传统分布因子法的基础上考虑了配网网损误差，利用网损等值法将网损反映到分布因子矩阵中，并在计算过程中进行动态修正；

（2）对线路使用程度进行了详细的分析计算，在原有灵敏度分析的基础上考虑负荷增长过渡过程中的累积效应，计算在不同负荷水平下负荷微增引起的线路潮流微增量，通过遍历累加后得到全负荷水平的线路使用程度，从而在考虑不同节点间相互影响的情况下区分出单个节点对线路的使用情况。

论文重点内容

为更加合理的体现用户负荷引起的潮流对分摊结果的影响，将总成本分为潮流相关成本、潮流无关成本，其中潮流相关的部分主要用于回收配电网络一次系统中由线路潮流引起的成本，潮流无关的部分用于回收一次系统其余成本。方法理念与框架如下：

对于潮流相关成本，首先确定配网的典型运行方式。典型运行方式应包括所有因线路的开断引起的可能出现的网络拓扑结构；在每种可能出现的网络拓扑结构下结合分布式能源的出力波动性对各线路上的潮流方向和大小进行分析，得到系统的典型的运行方式。其次，在考虑网损等值修正的基础上计算特定的运行方式的分布因子。在每一个特定的运行方式下，通过交流潮流分析得到线路潮流和网损情况，利用网损等值法将网损反映到分布因子矩阵中，通过修正后的分布因子矩阵计算发电机节点和负荷节点间的功率分配关系的矩阵。当负荷节点的负荷需求微增时，各发电机节点按功率分配矩阵提高出力，得到负荷微增后新的运行状态。通过对新的运行状态进行交流潮流分析得到新的线路潮流和网损情况，计算线路潮流的微增量并重新修正分布因子矩阵。基于以上基本计算过程，计算全负荷水平线路使用程度。

潮流无关和其他成本采用邮票法分摊，与潮流相关成本部分加和，由此计算各负荷节点在该运行方式下应承担的配网总成本。

图1 方法流程图

最后以含有闭环结构和分布式电源的IEEE 14节点系统为例进行算例分析，根据主动配电网的典型特性设置了三种场景：其一是典型运行方式的基本状态；其二是潮流改变状态，以表示分布式能源出力波动引起潮流方向变化；其三是拓扑改变状态，以表示主动配电网拓扑结构灵活多变。多场景算例表明，本文所提出的分摊方法能够较好适应主动配电网特征，并对用户友好的用电行为起到一定的激励作用。

研究结论

本文提出了一种适用于主动配电网的基于分布因子法和全负荷水平使用程度的配电价分摊方法，该方法能够较好地适应主动配电网潮流及网络拓扑多变的特性，并充分体现负荷节点对线路的使用程度，可以为引导市场用户的用电行为提供经济信号，为未来配电网的发展提供参考。同时，由于是对每条线路成本分摊分别进行计算，本方法能够促使配电商对配电资产按线路进行独立评估，促进配电资产的有效管理。

主要作者介绍

第一作者：张伊，女，硕士研究生，从事电力市场、电力规划研究。

E-mail：[e-mail]。

第二作者：陈启鑫，男，博士，副教授，IEEE 高级会员，从事低碳电力、电力市场、电力规划研究。

E-mail：[e-mail]。

团队介绍

电力经济与信息研究室由清华大学夏清教授领衔，核心团队成员由康重庆教授、陈启鑫副教授、张宁副教授、钟海旺副教授组成。研究领域覆盖电力市场、电力系统规划、可再生能源、电力系统调度运行、智能电网、低碳电力、负荷预测、电力企业信息化等方面。近年来，电力经济与信息研究室承担了一系列重大科技项目，取得了一批重要的研究成果。承担国家“863”计划子课题2项，“973”项目子课题1项，国家能源局课题1项，国家自然科学基金5项，中-英合作基金1项，教育部博士点基金3项，并完成横向课题多项。研究成果获省部级科技进步一等奖1项，二等奖4项；中国电力科技奖4项，霍英东教育基金会资助1项。出版专著3部，译著1部；在国内外刊物及学术会议上发表论文200余篇，其中被SCI、EI收录150余篇。

 往期回顾 

编辑：杨彪

审核：蒋东方

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