基于深度回收機制的專用用戶接入費和使用費研究

江岳文，錢佳琦

（福州大學 電氣工程與自動化學院，福建 福州 350108）

0 引言

隨著社會的發(fā)展、負荷的增加，一些大用戶往往通過專用線路從配電網(wǎng)某節(jié)點引入，形成了專用供電工程，即電網(wǎng)企業(yè)利用專用設施為特定用戶提供供電服務的工程。專用工程接入配電網(wǎng)后，必然會對配電網(wǎng)造成一系列影響，如對網(wǎng)絡中的潮流、電能質(zhì)量［1］、可靠性水平［2］、網(wǎng)損產(chǎn)生影響，致使供電設備剩余可傳輸容量減少［3］，引起配電網(wǎng)擴建、新建提前［4］，增加了配電網(wǎng)的擴容成本和網(wǎng)損成本。專用工程接入配電網(wǎng)所增加的配電網(wǎng)容量成本稱為接入費。使用費則為專用工程接入配電網(wǎng)后增加的電網(wǎng)運行維護成本，主要為增加的網(wǎng)損成本。如果專用工程收費僅以本工程的容量投資成本和運行成本作為費用收取依據(jù)，則為淺度回收機制；如果收費不僅考慮本工程的成本，還考慮其對上級配電網(wǎng)容量投資和運行的影響造成的成本，則為深度回收機制［5-6］。在淺度回收機制下，只需要根據(jù)工程本身的造價、電氣參數(shù)和負荷參數(shù)等即可確定該工程自身的投資成本和運行維護成本。在深度回收機制下，專用工程對上級配電網(wǎng)影響所產(chǎn)生的擴容成本和網(wǎng)損成本的確定需要考慮整個配電網(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲、負荷參數(shù)、可靠性要求等，評估比較復雜。目前，對用戶收費采用深度回收機制的研究領域相對空白。本文提出利用節(jié)點邊際容量成本（LMCC）探討基于深度回收機制的專用用戶接入費，利用配電網(wǎng)節(jié)點網(wǎng)損靈敏度的變化探討基于深度回收機制下的專用用戶使用費。

節(jié)點邊際容量成本目前在分布式電源規(guī)劃［7-8］、配電網(wǎng)規(guī)劃［9］中都已有一定的應用。但文獻［7-9］中的節(jié)點邊際容量成本推導都是基于輻射狀配電網(wǎng)，對于環(huán)形配電網(wǎng)，由于無法形成離散的0-1變量道路矩陣［10］，不能根據(jù)道路矩陣判別節(jié)點負荷增加對支路電流的影響，進而無法形成節(jié)點邊際容量成本矩陣。文獻［4］也考慮輻射狀配電網(wǎng)中接入電動汽車站引起新建、擴建容量成本。隨著負荷的增加、配電網(wǎng)電壓等級的提高及分布式電源的引入，配電網(wǎng)將逐漸發(fā)展成為多分布式電源、多環(huán)網(wǎng)的電網(wǎng)［11-12］。因此，本文詳細推導復雜配電網(wǎng)的節(jié)點邊際容量成本矩陣，充分考慮到配電網(wǎng)線路電阻與電抗接近特性，分析專用工程接入配電網(wǎng)后對配電網(wǎng)投資成本的影響，從而為深度回收機制下的專用用戶收取容量成本提供依據(jù)。

在分析專用用戶接入配電網(wǎng)的網(wǎng)損成本時，不僅需要分析由于專用用戶接入后自身承擔的網(wǎng)損變化，還需研究由于其接入配電網(wǎng)導致其他節(jié)點增加的網(wǎng)損靈敏度的變化，為專用工程接入配電網(wǎng)的經(jīng)濟性評估提供參考。本文在文獻［13］的基礎上，鑒于配電網(wǎng)運行參數(shù)特性，詳細推導配電網(wǎng)網(wǎng)損靈敏度矩陣，通過靈敏度矩陣分析網(wǎng)損變化。

通過合理地評估專用用戶對所接入配電網(wǎng)的投資成本和運行成本的影響，可以為專用用戶接入費、使用費收費機制以及輸電定價提供理論指導，減少用戶之間的交叉補貼。同時，能為電力建設市場提供合理的成本信號，促進配電網(wǎng)建設主體多元化發(fā)展。

1 專用工程接入配電網(wǎng)接入費評估

1.1 支路功率邊際容量成本

設配電網(wǎng)中支路h的承載極限功率為Shup，現(xiàn)節(jié)點k接入一專用工程，增加ΔSk的負荷，引起支路h上增加的功率為ΔSh。假定擴容措施為增加同型號的線路或變壓器，則可通過式（1）計算擴容時間T2。

其中，Sh為目前負荷水平在支路h中的潮流功率；ui為負荷自然增長率。

假設節(jié)點k沒有增加負荷，維持配電網(wǎng)原始運行狀態(tài)，根據(jù)負荷的自然增長，式（1）可以表示為：

設支路h的投資為Mh，則因為節(jié)點k新增專用工程負荷ΔSk而引起的現(xiàn)值成本的變化為：

其中，r為折現(xiàn)率。

通過式（3）可以計算支路h上增加單位功率而增加的投資成本CUSCh為：

當時：

將投資成本等額折算到年值，則支路h上每增加單位負荷的年投資成本CYUSCh為：

其中，y為設備使用的年限。

結合式（3）—（6），可得式（7）如下：

式（7）反映了配電網(wǎng)支路功率變化而引起的成本變化，即支路功率邊際容量成本（BPMCC）。

1.2 節(jié)點功率對支路潮流靈敏度

已知配電網(wǎng)支路ij潮流方程如下所示：

其中，Pij、Qij分別為支路ij上的有功潮流和無功潮流；Ui、Uj分別為節(jié)點 i和節(jié)點 j的電壓模值；θij為支路ij上的電壓相角差；Gij、Bij為導納矩陣中的相應元素。

在配電網(wǎng)中，由于支路的R和X相差不大，故有功潮流不僅與電壓的相位角有關，而且與各節(jié)點電壓大小相關，無功潮流同樣既受到電壓相位角的影響，也受到電壓大小的影響，即 Pij=f（θi，θj，Ui，Uj）、Qij=f（θi，θj，Ui，Uj）。根據(jù)多變量函數(shù)全微分定義可知：

對式（10）求導，可得：

其中，Hij、Nij、Jij、Lij為用極坐標表示的雅可比矩陣中的元素。 根據(jù)式（10）—（12）可以形成：

已知用極坐標表示的雅可比矩陣的潮流求解方程為：

對上式求逆可得：

根據(jù)式（11）—（13）和式（15），形成支路功率變化與節(jié)點功率變化的矩陣：

其中， [ΔPb]=（ΔPij）m×1為有功支路潮流增量矩陣；[ΔQb]=（ΔQij）m×1為無功支路潮流增量矩陣；[Δθ]=（Δθi）（n-1）×1為除平衡節(jié)點外其他節(jié)點的電壓相位角增量矩陣；[ΔU]= （ΔUi）（n-1）×1為除平衡節(jié)點外其他節(jié)點的電壓模值大小增量矩陣；[ΔP]= （ΔPi）（n-1）×1為除平衡節(jié)點外其他節(jié)點的有功功率增量矩陣；[ΔQ]=（-ΔQi）（n-1）×1為除平衡節(jié)點外其他節(jié)點的無功功率增量矩陣；m為配電網(wǎng)的支路數(shù)；n為配電網(wǎng)的節(jié)點數(shù)；ΔPi、ΔQi分別為節(jié)點i的有功和無功增量。在不考慮其他節(jié)點負荷變化的情況下，僅節(jié)點k增加ΔPk+jΔQk的負荷，則［ΔP］、［ΔQ］中對應于除節(jié)點 k外的其他元素皆為零。

假設節(jié)點k增加的負荷功率因數(shù)為cosφk，則根據(jù)式（16），可以得出節(jié)點k功率對支路h潮流變化方程為：

式（18）中當時，ΔSh也將趨近于 0，可得節(jié)點k的負荷變化對支路h功率變化的靈敏度 rhk為：

其 中 ，rhk，PP、rhk，PQ、rhk，QP、rhk，QQ為 式 （16）中 相 關 矩 陣元素。

通過式（19）即可以獲得節(jié)點k有功功率和無功功率的變化引起各條支路潮流的變化率，為節(jié)點邊際容量成本的求取提供依據(jù)。

1.3 復雜配電網(wǎng)節(jié)點邊際容量成本獲取

設CLMCC，0為配電網(wǎng)原始負荷狀態(tài)下的支路-節(jié)點邊際容量成本矩陣，該矩陣的維數(shù)為m×（n-1）。CLMCC，hk，0表示 CLMCC，0中節(jié)點 k 對支路 h 的邊際容量成本。

根據(jù)式（19），節(jié)點k負荷在支路h上的邊際容量成本為：

根據(jù)式（16），節(jié)點k負荷變化將引起多條支路上功率的變化，因此節(jié)點k的邊際容量成本為：

如果專用工程接入點越靠近配電網(wǎng)末端，就需要占用越多的線路為該用戶傳輸功率，必定會產(chǎn)生更多的擴容成本。

當接入用戶功率較小時，對配電網(wǎng)的各方面影響較小，僅考慮用戶接入節(jié)點k的邊際容量成本即可。則該用戶應繳納的年深度擴容成本接入費為：

其中，SU為接入工程的負荷功率。

當接入用戶功率較大時，根據(jù)上述過程，可以獲得用戶接入后電網(wǎng)的支路-節(jié)點邊際容量矩陣CLMCC，1。接入前后各支路-節(jié)點邊際容量成本變化矩陣ΔCLMCC為：

分析深度擴容成本時，應考慮該節(jié)點負荷變化對整個配電網(wǎng)其他節(jié)點的邊際容量成本的影響而產(chǎn)生的成本，即：

因此，大功率用戶每年應繳納的接入費CU應為二者的和，即：

2 專用工程接入配電網(wǎng)使用費用評估

系統(tǒng)總的有功網(wǎng)損可以看作是各節(jié)點注入有功功率的代數(shù)和［14］，即：

由于 Bij=Bji、sinθij=-sinθji，故：

將PL展開，可得：

從式（28）可以看出，系統(tǒng)有功功率損耗與母線電壓模值和相角有關系。假設節(jié)點k有專用用戶接入，接入功率為ΔPk、ΔQk。由于該節(jié)點功率的變化引起該母線上電壓Uk及角度θk發(fā)生變化，假設其他節(jié)點不變，則網(wǎng)損變化量ΔPLOSS為：

式（29）中求解過程如下：

由于 sinθkk=0，故式（30）可以進一步化簡為：

式（29）中求解過程如下：

由于 cosθkk=1，故式（32）可以進一步化簡為：

根據(jù)式（14）和（15），將式（29）寫成矩陣形式，則：

根據(jù)式（34），可以得到節(jié)點功率對網(wǎng)損靈敏度的矩陣形式：

其中，P、Q分別為除平衡節(jié)點外的各節(jié)點有功和無功功率矩陣。

如果配電網(wǎng)中只有節(jié)點k接入專用工程負荷，負荷大小為ΔPk+jΔQk，則專用工程在該節(jié)點新增分攤負荷引起的網(wǎng)損為：

其中，rk，LPθ、rk，LPU、rk，LQθ、rk，LQU為式（35）中與節(jié)點 k 相關矩陣元素。

根據(jù)式（36），該用戶接入配電網(wǎng)后，應該承擔的年網(wǎng)損費用與節(jié)點網(wǎng)損靈敏度的關系為：

其中，λ 為電能價格（元／（kW·h））；τmax為最大負荷損耗時間；PLB為專用工程接入后的配電網(wǎng)網(wǎng)損；PLF為專用工程接入前的配電網(wǎng)網(wǎng)損。

3 算例分析

圖1 IEEE 33節(jié)點配電系統(tǒng)Fig.1 IEEE 33-bus distribution system

以IEEE 33節(jié)點配電系統(tǒng)作為測試算例，網(wǎng)絡接線如圖1所示。該系統(tǒng)含有32條支路和2條聯(lián)絡線（圖中虛線所示），假設聯(lián)絡線開關在運行的過程中都為閉合狀態(tài)，線路選用LGJ架空線路。有1個專用用戶接入工程，其接入線路長度為2.63 km，全線采用電纜，專用工程負荷容量為800 kV·A，2臺配變?nèi)萘扛髯詾?00 kV·A，專用工程負荷功率因數(shù)cosφ=0.92，τmax=3750 h，λ=0.46 元 ／（kW·h）。 假設該配電網(wǎng)負荷以每年3%的自然增長速度增長，折現(xiàn)率為8%，線路投資回報年限為40 a。根據(jù)深度回收機制，分析專用工程用戶每年應繳納的接入費用和使用費用。

3.1 專用工程接入費用分析

（1）不同容量專用工程接入配電網(wǎng)后各節(jié)點邊際容量成本及年接入費計算。

假設有2個專用工程的容量分別為100 kV·A和800 kV·A，接入點為N14。圖2反映了專用工程接入前后配電網(wǎng)各節(jié)點邊際容量成本的變化。

圖2 專用工程接入前后LMCCFig.2 Comparison of nodal LMCC between with and without special user

從圖2可以看出，無論是在專用工程接入前還是后，節(jié)點N17由于處在網(wǎng)絡末端，需要占用最多的線路為該節(jié)點用戶傳輸功率，因此擁有最大的節(jié)點邊際容量成本。在專用工程接入前該節(jié)點邊際容量成本為 14.5 元／（kV·A·a），專用工程（800 kV·A）接入后則為 29.3 元／（kV·A·a）。 相比，節(jié)點 N1負荷僅占用一條線路為其傳輸功率，故擁有最小的節(jié)點邊際容量成本，專用工程（800 kV·A）接入前后分別僅為 0.43 元 ／（kV·A·a）和 0.57 元 ／（kV·A·a）。 因此，為了減少接入費用，用戶可盡量選擇網(wǎng)絡首端附近節(jié)點作為接入點。

從圖2可以看出，100 kV·A的專用工程接入對配電網(wǎng)各節(jié)點邊際容量成本的影響遠小于800 kV·A的專用工程接入后的影響。100 kV·A的專用工程接入導致節(jié)點節(jié)點N14邊際容易成本增幅僅為10.6%，其他各節(jié)點的節(jié)點邊際容易成本增幅都小于此值，即小容量專用用戶的接入對配網(wǎng)節(jié)點邊際容量成本影響比較小，因此可只根據(jù)式（22）計算用戶每年需要繳納的接入費。

800 kV·A的專用工程接入，使N14的邊際容量成本由 13.921 元／（kV·A·a）變?yōu)?28.599 元／（kV·A·a）。根據(jù)式（22），則該用戶應該收取的年接入費用為1.11萬元／a；根據(jù)式（25），則該用戶應該收取的接入費用為16.52萬元／a，兩者相差較大。主要原因是該專用工程負荷較大，導致全網(wǎng)大量節(jié)點邊際容量成本大幅度上升。除了與N14沒有在同一樹枝上的N26、N27和N28節(jié)點邊際容量成本基本沒有變化外，其他支路的潮流都隨著節(jié)點N14負荷的增加而增加，支路擴容時間提前，節(jié)點邊際容量成本都有較大的增加。增幅最大的節(jié)點為N14及其下游節(jié)點N15—N17，基本達到100%。為了體現(xiàn)接入費用收取的公平性，則該專用工程（800 kV·A）的用戶應該承擔各節(jié)點邊際容量成本上升導致的接入費用的增加，有利于電網(wǎng)回收投資。如果每個專用工程接入費用僅根據(jù)接入點邊際容量成本的變化而支付費用，必然使得其他承擔該專用工程潮流的支路無法回收擴容成本。

（2）同一時間段專用工程接入先后順序不同對各節(jié)點邊際容量成本及接入費用的影響。

為了探討專用工程接入順序的不同是否對2個工程接入費用產(chǎn)生明顯影響，從而引起接入工程費用分攤的不公，本文以2個專用工程接入順序為例進行分析。假設有2個專用工程，容量都為800 kV·A，分別從節(jié)點N10和N14接入。設原始配電網(wǎng)的節(jié)點邊際容量成本為CLMCC，0，專用工程接入后的節(jié)點邊際容量成本變化差值為與CLMCC，0相減得到。本文考慮以下3種情況下節(jié)點邊際容量成本的變化：專用工程用戶從節(jié)點N14接入，接入后全網(wǎng)節(jié)點邊際容量成本為CLMCC，1，此時引起的全網(wǎng)節(jié)點邊際容量成本的變化差值為ΔCLMCC，1；在同一時間段有2個專用工程在節(jié)點N14和N10接入，接入后全網(wǎng)節(jié)點邊際容量成本為CLMCC，2，此時引起的全網(wǎng)節(jié)點邊際容量成本的變化差值為 ΔCLMCC，2；僅有一個專用工程從 N10接入配電網(wǎng)，接入后全網(wǎng)節(jié)點邊際容量成本為CLMCC，3，此時引起的全網(wǎng)節(jié)點邊際容量成本的變化差值為ΔCLMCC，3。

圖3 不同專用工程接入后LMCC的變化差值Fig.3 Comparison of nodal LMCC change among different special users

從圖3可看出，專用工程用戶分別單獨接入配電網(wǎng)引起的節(jié)點邊際容量成本變化之和（即ΔCLMCC，1+ΔCLMCC，3）與兩者同時段接入引起的節(jié)點邊際容量成本變化（ΔCLMCC，2）規(guī)律一致，前者數(shù)值略小于后者。節(jié)點邊際容量成本最大偏差為節(jié)點邊際容量成本的6.57%。因此，對于同一時間段接入不同節(jié)點的專用工程，其接入費用可以分別采用獨立接入計算獲得。該方法既可以減少接入費用分攤的交叉補貼，也提供了明確清晰的接入費用收費依據(jù)，且能合理回收電網(wǎng)投資。

如果專用工程接入點不在同一樹枝上，如2個專用用戶分別從N28和N14接入，各自引起的節(jié)點邊際容量成本變化之和ΔCLMCC，4與同時接入引起的節(jié)點邊際容量成本變化ΔCLMCC，5數(shù)值基本一致，節(jié)點邊際容量成本最大偏差為節(jié)點邊際容量成本的1.51%。可見接入點不在同一樹枝上的專用工程獨立計算各自的接入費幾乎不引起交叉費用。

（3）不同時間段專用工程接入對各節(jié)點邊際容量成本及接入費用影響。

假設有一專用工程容量為800kV·A，現(xiàn)從N14接入，此時的節(jié)點邊際容量成本為CLMCC，6。隨著負荷的自然增長，6 a后該配電網(wǎng)節(jié)點邊際容量成本為CLMCC，7。 則 CLMCC，6與 CLMCC，7大小見圖 4。 從圖中可以看出，隨著時間的推移，負荷的自然增長，電網(wǎng)節(jié)點邊際容量成本越來越大。

圖4 時間推移對LMCC的影響Fig.4 Comparison of nodal LMCC between different connection times

有兩專用工程，容量皆為800kV·A?，F(xiàn)假設：某一專用工程現(xiàn)在接入配電網(wǎng)N10，接入后節(jié)點邊際容量成本為 CLMCC，8，則 ΔCLMCC，8=CLMCC，8-CLMCC，0；某一專用工程現(xiàn)從N14接入，6 a后配電網(wǎng)節(jié)點邊際容量成本為CLMCC，9，此時另一專用工程從N10接入，接入后節(jié) 點邊際容量成本為 CLMCC，10，則 ΔCLMCC，9=CLMCC，10-CLMCC，9。 ΔCLMCC，8與 ΔCLMCC，9見圖 5。 根據(jù)圖 4 和圖 5所示，如果跨時段比較長，后續(xù)專用工程的接入將引起更大的節(jié)點邊際容量成本變化，即后續(xù)用戶需要繳納更多的年接入費用。由于專用工程接入時間不一，先接入電網(wǎng)需繳納接入費用，后接入電網(wǎng)則后交納接入費用。如專用工程現(xiàn)在從N10接入，需要繳納的年接入費用為13.0萬元／a；如果該專用工程6 a后從N10接入，則6 a后年接入費用為20.4萬元／a，折算成現(xiàn)值費用，為12.86萬元／a。可見二者比較接近，這也證明了利用節(jié)點邊際容量成本計算接入費用的合理性。

圖5 不同時間專用工程接入后LMCC的變化差值Fig.5 Comparison of nodal LMCC change between different connection times

如果時間跨度比較?。ㄈ鐜讉€月或1 a），則時間順序對工程接入費用基本沒有影響。

3.2 專用工程使用費分析

（1）專用工程接入前后網(wǎng)損靈敏度的變化及年使用費計算。

現(xiàn)假設有一個專用工程從N14引入，專用工程接入容量為800kV·A。則接入前后各節(jié)點有功網(wǎng)損靈敏度和無功網(wǎng)損靈敏度的值見圖6。

圖6 專用工程接入前后網(wǎng)損靈敏度的變化Fig.6 Comparison of nodal active and reactive loss sensitivities between with and without special user

從圖6可以看出，專用工程接入電網(wǎng)后各節(jié)點有功和無功網(wǎng)損靈敏度都有增加。有功網(wǎng)損和無功網(wǎng)損靈敏度的增幅規(guī)律一致。除與N14沒有在同一樹枝上的N26、N27、N28節(jié)點網(wǎng)損靈敏度變化比例幅度較小外，其他節(jié)點網(wǎng)損靈敏度都有較大幅度的增加，如節(jié)點N14自身有功網(wǎng)損靈敏度增加了62.3%，在N14附近的其他節(jié)點增幅也達到40%～60%。根據(jù)式（37），該專用用戶應該繳納的年使用費為19.2萬元／a，因為其接入導致配電網(wǎng)網(wǎng)損增加111.554 kW，該專用工程接入前全網(wǎng)網(wǎng)損為152.675 kW，接入后網(wǎng)損增加了近73%。如果僅根據(jù)接入前該節(jié)點網(wǎng)損靈敏度變化即ΔPL計算使用費，則只需11.34萬元／a。

（2）同一時間段專用工程接入先后順序不同對各節(jié)點網(wǎng)損靈敏度及年使用費影響。

如果2個工程在同一時間段接入，根據(jù)3.1節(jié)的分析，2個專用工程各自的使用費可以通過分別獨立接入進行計算，那么對于網(wǎng)損靈敏度的影響是否具有同樣類似的規(guī)律？本文采用3.1節(jié)中的方法，設原始配電網(wǎng)各節(jié)點有功網(wǎng)損靈敏度矩陣為Sp，0，無功網(wǎng)損靈敏度矩陣為Sq，0，專用工程容量均為800kV·A，專用工程節(jié)點網(wǎng)損靈敏度的變化差值為與 Sp，0、Sq，0相減得到?？紤]以下3種情況下各節(jié)點網(wǎng)損靈敏度的變化：專用工程用戶從N14接入，接入后全網(wǎng)各節(jié)點有功、無功網(wǎng)損靈敏 度為 Sp，1、Sq，1，變化差值為ΔSp，1、ΔSq，1；在同一時間段有 2 個專用工程在 N14和N10接入，接入后全網(wǎng)各節(jié)點有功、無功網(wǎng)損靈敏度為 Sp，2、Sq，2，變化差值為 ΔSp，2、ΔSq，2；僅有一個專用工程從N10接入配電網(wǎng)，接入后全網(wǎng)各節(jié)點有功、無功網(wǎng)損靈敏度為 Sp，3、Sq，3，變化差值為 ΔSp，3、ΔSq，3。從圖7可得2個專用工程分別接入引起的 ΔSp，1+ΔSp，3和同時接入引起的ΔSp，2相差很小，其中在節(jié)點N14偏差最大，也僅為該節(jié)點有功網(wǎng)損靈敏度的3.92%。同理，接入順序的變化對無功網(wǎng)損靈敏度偏差影響也很小，最大偏差節(jié)點N14為該節(jié)點無功網(wǎng)損靈敏度的4.76%。因此，在計算專用工程年使用費時，可以采取分別獨立接入電網(wǎng)進行網(wǎng)損費用的計算，既能合理回收電網(wǎng)運行費用，又能減少網(wǎng)損交叉補貼費用。

圖7 不同專用工程接入后各節(jié)點網(wǎng)損靈敏度的變化差值Fig.7 Comparison of nodal active and reactive loss sensitivity change among different special users

（3）不同時間段專用工程接入對各節(jié)點網(wǎng)損靈敏度及年使用費影響。

有兩專用工程，容量皆為800kV·A。現(xiàn)假設：某一專用工程現(xiàn)在接入配電網(wǎng)N10后各節(jié)點有功、無功網(wǎng)損靈敏度分別為 Sp，4、Sq，4，記 Sp，4、Sq，4分別與 Sp，0、Sq，0的差值為 ΔSp，4、ΔSq，4；某一專用工程現(xiàn)在從節(jié)點N14接入，6 a后配電網(wǎng)各節(jié)點有功、無功網(wǎng)損靈敏度分別為 Sp，5、Sq，5，此時另一專用工程從 N10接入，各節(jié)點有功、無功網(wǎng)損靈敏度分別為 Sp，6、Sq，6，記 Sp，6、Sq，6分別與 Sp，5、Sq，5的差值為 ΔSp，5、ΔSq，5。

從圖8可以看出，由于負荷的自然增長、新用戶的不斷接入，系統(tǒng)各節(jié)點網(wǎng)損靈敏度逐漸增加，專用工程在不同時間點接入，如果跨時較長，則對各節(jié)點網(wǎng)損靈敏度影響是不一致的，即引起的網(wǎng)損變化量是不一樣的。如果專用工程現(xiàn)在從N10接入，則應該繳納的年使用費用為14.47萬元／a；6 a后從N10接入，需繳納的年使用費用為23.56萬元／a，折算成現(xiàn)值費用為14.85萬元／a，二者比較接近，說明本文方法計算專用工程使用費的合理性。

圖8 不同時間專用工程接入后各節(jié)點網(wǎng)損靈敏度的變化差值Fig.8 Comparison of nodal active and reactive loss sensitivity change between different connection times

4 結論

本文對專用工程接入配電網(wǎng)的深度收費機制進行研究，詳細推導了如何利用節(jié)點邊際容量成本和節(jié)點網(wǎng)損靈敏度分析專用工程的接入費和使用費。具體研究內(nèi)容如下。

（1）基于目前僅對輻射式配電網(wǎng)的節(jié)點邊際容量成本進行研究的不足，提出采用雅可比矩陣詳細推導含有環(huán)網(wǎng)的配電網(wǎng)節(jié)點邊際容量成本矩陣。

（2）分析了容量比值較小和較大專用用戶接入配電網(wǎng)的接入費用收取機制。容量比值較小的用戶由于對配電網(wǎng)中各節(jié)點邊際容量成本改變較小，可以根據(jù)其接入配電網(wǎng)節(jié)點邊際容量成本直接收取接入費；容量比值較大的專用用戶則需考慮全網(wǎng)各節(jié)點邊際容量成本的變化而收取接入費用。

（3）推導基于雅可比矩陣的配電網(wǎng)網(wǎng)損靈敏度矩陣，并分析基于網(wǎng)損靈敏度的專用用戶接入工程使用費用收取機制。

（4）通過IEEE 33節(jié)點配電系統(tǒng)作為測試算例，詳細分析了多專用工程接入配電網(wǎng)各種情況下節(jié)點邊際容量成本變化規(guī)律、網(wǎng)損靈敏度變化規(guī)律及量化專用用戶深度收費費用，進行了年使用費和運行費用量化分析等。

專用用戶深度收費機制的研究有利于引導電力資源的合理使用；能減少不同節(jié)點負荷之間分攤投資費用和運行費用的交叉補貼現(xiàn)象；有助于配電網(wǎng)投資成本的回收，確保配電網(wǎng)投資的資金來源，促進其發(fā)展。

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