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特高压输电线损折价的影响因素分析蔡磊

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：蔡磊

[导读] 摘要：基于特高压输电线路损耗构成及分析，特高压输电的线损折价推导，阐述关键参数分析方法。

        (宿迁三新供电服务有限公司 223800)
        摘要：基于特高压输电线路损耗构成及分析，特高压输电的线损折价推导，阐述关键参数分析方法。通过技术手段降低线路损耗，提高输电效率，综合考虑各方面因素，尽量减小线损折价环节的盈亏。
        关键词：特高压输电；线路损耗；线损折价。
        引言
        我国76%的煤炭资源分布在北方地区，80%的水资源集中在西南地区，陆地风能主要集中在西北、东北和华北，而70%以上的能源需求来自中、东部地区。大型能源基地与中、东部负荷集中地区之间的输电距离达到1000～3000km，超出了传统超高压输电线路的经济输送距离。特高压是指±800kV及以上直流电和1000kV及以上交流电的电压等级。我国特高压电网承担着将西北、东北、蒙西、川西、西藏等地区的电力输送至华北、华中和华东地区负荷中心的重要职能。特高压骨干网架的建设，推动了大电网接入水电、风电和太阳能发电等清洁能源，构建了多能互补的配置平台，实现电能替代，减少碳排放，是建设美丽中国的切实可行路径。特高压输电过程会产生一定损耗，直接决定了输电效率的高低；特高压线路输电的销售电价中，线损折价是一个重要环节。以上两点均对特高压输电的经济效益产生直接影响，因此有必要进行专门研究。本文首先分析了特高压输电线路损耗的构成和输电效率，然后对特高压输电的线损折价进行推导，并对关键参数定量分析，最后在分析计算基础上得出结论，提出相关建议。
        1特高压输电线路损耗构成及分析
        特高压交流输电线路的损耗包括电阻功率损耗、电晕放电功率损耗和绝缘子泄漏损耗。特高压交流线路设计过程需要满足可听噪声等一系列环境指标，其输电电晕损耗在数量上与超高压基本相当，采用非对称分裂导线布置可进一步降低电晕损耗。此外，绝缘子泄漏损耗微乎其微。因此，正常运行工况下，特高压交流输电线路损耗主要是电阻功率损耗，另外两类可以忽略不计。
        输电线路的电阻功率损耗与流过线路的电流平方成正比，与线路的电阻成正比。电阻功率损耗是输电距离、导线的电阻率和输电电压的函数。输电功率一定时，输电线路中的电流与电压成反比。因此，保持输电功率不变，通过提高输电线路的电压可以降低电流，从而显著减少输电线路的电阻功率损耗。增加导线截面和降低导线材料的电阻率可以降低输电线路电阻，也可以有效降低输电线路的电阻功率损耗。
        通过特高压交流输电线路的π型等效电路模型，在忽略电晕和绝缘子泄漏损耗的前提下，可推导得出：对于一定的输送功率，输电线路的电阻功率损耗与输电电压的平方成反比，与输电线路电阻成正比。通常情况，1000kV特高压交流输电线路每千米电阻约为500kV线路的30%，可测算出输送相同功率，1000kV特高压交流线路的电阻功率损耗仅为500kV线路的7.5%。因此，采用特高压输电技术可以大幅提高远距离输电的输电效率，经济效益显著。
        2特高压输电的线损折价推导
        我国销售电价由上网电价、输配电价、线损折价、政府基金及附加四部分组成。随着电力市场创新应用化改革的推进，政府逐步放开上网电价和销售电价管理，由市场竞争形成，输配电价由政府单独核定。对于特高压输电线路，其输电价格和线路损耗均由政府核定，并据此形成价格方案，确定远距离输电销售电价。线损折价是销售电价的重要组成部分之一，下面对其进行分析推导。
        假设上网电量为Q1，上网电价为P1，上网电费为W1，特高压输电线路的批复输电价格为P0，批复线路损耗为I（0<I<1），实际运行过程的线路损耗为i（0<i<1），落地电量为Q2，落地电价为P2，落地电费为W2，输电方获得的输电收入为W。
        上网电量与落地电量之间的关系为式（1）Q2＝(1-i)×Q1（1）
        上网电价与落地电价之间的关系为式（2）P2＝P1＋P０＋P１×I/(1－I)（2）上网电费、落地电费和输电方获得的输电收入分别为式（3）～式（５）。
        W1＝P1×Q1（3）
        W2＝P２×Q２（4）
        W＝W２－W1（5）
        将以上式（1）～式（4）代入式（5），可以得到式（6）。

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        W＝Q2×P0＋Q2×P1×[1/(1－I)－1/(1－i)]
        （6）定义平均输电价格为P＝W/Q2，代入式（6）得到式（7）。
        P＝P0＋P1×[1/(1－I)－1/(1－i)]
        （7）定义线损收入电价PLoss为式
        （8）PLoss＝P1×[1/(1－I)－1/(1－i)]（8）
        因此，特高压输电线路的平均输电价格由批复输电价格P0和线损收入电价PLoss两部分组成。
        3关键参数分析
        批复输电价格P0和批复线路损耗I是政府综合考虑线路设计参数、投资效益和运行状况的核定数值，在一定时期内可看为定值。
        因此，式（7）中平均输电价格主要随线损收入电价PLoss变化。由于特高压输电线路的实际线路损耗随线路工况、运行方式、气象条件等因素的变化而变化，实际线路损耗i与批复线路损耗I之间的偏差会导致线损收入电价PLoss的产生，其值可正可负。以下着重研究实际线路损耗i对线损收入电价PLoss的影响。
        式（8）两侧分别对实际线路损耗i求一阶导数得到式（9）。
        dP/d＝-P/(1－i)2（9）
        由于0<i<1，式（9）恒为负值，线损收入电价PLoss随实际线路损耗i的增大而减小。
        当0<i<I时，PLoss>0，线损折价超过实际损耗，产生一定的线损收益。当i＝I时，PLoss＝0，线损折价等于实际损耗，线损环节不产生盈亏。
        当I<i<1时，PLoss<0，线损折价低于实际损耗，产生一定的线损亏损。
        式（8）两侧分别对上网电价P1求一阶导数得到式（10）。
        dPLoss/dP1＝[1/(1－I)－1/(1－i)]（10）线损收入电价PLoss与上网电价P1呈正比例函数，其比例系数的正负取决于实际线路损耗i与批复线路损耗I的相对大小，当0<i<I时，比例系数为正；当i＝I时，比例系数为0；当I<i<1时，比例系数为负。
        上网电价P1对实际线路损耗i与批复线路损耗I之间的偏差产生放大作用，二者联合作用导致线损收入电价PLoss与线损环节盈亏的产生。
        4结语
        特高压输电过程产生的损耗主要是电阻功率损耗，相较于传统超高压，采用特高压交流输电可以大幅提高远距离输电的输电效率，经济效益显著。
        输电过程产生的损耗在线损折价环节得到补偿。特高压输电线路的实际线路损耗随线路工况、运行方式、气象条件等因素发生变化，会与批复线路损耗产生一定的偏差，导致输电方在线损折价环节产生盈亏，盈亏数值大小取决于实际线路损耗和上网电价。建议在特高压输电线路设计环节通过技术手段降低线路损耗，提高线路输电效率；在测算批复线路损耗时应综合考虑各方面因素，尽量减小线损折价环节产生的盈亏。
        参考文献：
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        作者简介：蔡磊，单位：宿迁三新供电服务有限公司，研究方向：线损，邮编：223800。