来源:黄师傅说电
输电和配电有什么区别?最直观的回答,大概是电压等级。
在我国电力系统中,我们通常会把220千伏及以上电网更多地理解为输电网,而将更低电压等级的网络更多地理解为配电网。
但如果只是停留在电压等级上,很多问题其实解释不清楚。
比如,为什么输电网通常采用网状结构,而配电网更多采用树状、辐射状结构?为什么现货市场主要在输电网络上进行优化出清?为什么用户使用输电网和使用配电网,对网络容量形成的责任并不完全相同?
这些问题最终又会回到输配电价:
既然输电和配电承担的功能不同,那么用户使用这两张网络所应承担的费用,是不是也应该有所区别?
这篇文章,我们就从这个问题开始。
一、从物理系统看:一张负责"送到节点",一张负责"送到用户"
先从最容易理解的物理结构说起。
1. 输电网更像一张"网"
输电网通常采用网状结构。
一个输电节点可能同时连接多条线路,一个地区也可能通过不同方向获得电力。
之所以如此,并不是因为网状结构更便宜。
恰恰相反,如果只考虑从某个电厂向某个负荷送电,修建一条点对点的放射状线路显然更加简单。
问题在于,电力系统不能只考虑正常情况下"把电送过去",还要考虑线路故障、电源故障、负荷变化以及不同地区之间的相互支援。
一旦要求N-1安全,一条线路退出以后还要存在其他供电路径;一旦希望不同地区的电源能够共享,就必须建立地区之间的联系。
于是输电网逐渐形成了一张网。
这张网承担的核心任务,可以简单概括为:
维持高电压等级电网安全稳定运行,并将源侧充足的供给能力,通过输电网络安全送达各个负荷节点。
因此,输电网解决的是一个"大系统"问题。
哪里有电源、哪里有负荷,哪条线路正在重载、哪个方向还有输送空间,都要放到整张网络中统筹考虑。
2. 配电网更像一棵"树"
到了输电节点以下,逻辑发生了变化。
配电网接收上级输电网送来的电力,再通过不同电压等级逐级向下配送:
上级变电站 → 馈线 → 配电变压器 → 用户
因此传统配电网更多采用树状或者辐射状结构。
它所解决的问题也更加具体:
在既定配电网络容量条件下,将上级网络提供的电力可靠地送到一个个具体用户,满足用户每时每刻的用电需求。
所以,如果做一个非常简化的区分:
输电负责把系统的供电能力送到节点,配电负责把节点的供电能力送到用户。
这也是两张网络后面一系列经济差异的物理基础。
3. 从用户容量到系统峰值
再来看容量。
假设某个配电区域有100个用户,每个用户申请1MW受电容量,那么:
用户容量之和 = 100MW
但这并不意味着上一级配电网络一定需要准备100MW的同时供电能力。
因为100个用户通常不会在同一时刻达到自己的最大负荷。
考虑用户之间的负荷不同时性之后,这100MW用户容量可能只形成70MW的配网最大负荷。
这个配电网接入输电网以后,在输电网眼里,就可以近似看作一个70MW的聚合负荷节点。
而输电网上又存在大量这样的节点。
假设A、B、C三个节点各自的最大负荷分别为100MW、200MW和300MW,三者相加是600MW。
但三个节点自己的峰值也未必同时出现。
最终整个输电系统的同时最大负荷可能只有500MW。
于是,从用户一直向上看到输电系统,会出现一条非常重要的关系:
用户容量之和 → 用户间不同时性 → 配网/输电节点峰值 → 节点间不同时性 → 系统同时峰值 → 考虑潮流、N-1和安全裕度后的输电网络容量配置
越靠近用户,"这个用户自己需要多少容量"越重要。
越向上级网络聚合,"大家什么时候同时需要多少容量"越重要。
二、从输配电价看:我国的"输"和"配"还没有真正分开
物理上存在输电和配电,价格上自然也存在输电和配电。在很多国家和地区,输电和配电不仅是两类网络,也是两类相对独立的经营主体。
典型的模式是:
一个输电系统运营商(TSO)+ 若干配电系统运营商(DSO)
TSO负责高压输电网络,DSO负责各自区域内的配电网络。
不同网络经营主体根据各自的资产、成本和业务边界,分别形成自己的网络收入和价格。
但我国目前并不是这样的结构。
1. 大电网同时承担输电和配电
目前我国仍然以大型电网企业同时负责输电和配电为主。
一张省级电网内部,从高电压等级输电网络,一直到中低压配电网络,大量资产都由同一家电网企业投资、建设和运营。
因此,我们现在所说的"省级输配电价",本身就把输电和配电放在了同一套监管定价体系中。
监管周期内,首先核定电网企业的准许收入,再通过预计电量、容量、最大负荷以及不同电压等级、用户类型等因素形成具体的输配电价。
所以,从价格表现形式上看,我们经常说的是一个完整的输配电价,而不是一个独立的输电价格,再加一个独立的配电价格。
2. 电压等级实际上承担了部分"输配划分"的功能
虽然输电和配电没有完全分开定价,但不同电压等级的输配电价并不相同。
用户接入的电压等级越低,意味着它使用的网络层级通常越多。例如一个低压用户,不仅使用低压配电网,还使用10千伏网络、上级变电网络以及更高电压等级网络。
因此,上级网络的成本会逐级向下传导。这也是为什么我国省级输配电价一直按照电压等级进行区分。
从这个意义上说,电压等级实际上承担了一部分识别用户网络使用深度的作用。
接入电压越低,通常意味着使用的网络层级越多,需要承担的单位网络成本也越高。
3. 增量配电网暴露出的另一个问题
我国电改以后也出现了一部分增量配电网。
从逻辑上说,既然增量配电网是一个相对独立的配电网络经营主体,那么它应该根据自己的有效资产、准许成本、准许收益和供电量,形成属于这张配电网自己的配电价格。
这其实也是输配电价改革"准许成本加合理收益"监管逻辑自然延伸出来的结果。
但现实中,大量增量配电网目前还没有真正形成基于自身准许成本核定的独立配电价格。
其收入很大程度上仍然来源于:
主网对应电压等级输配电价之间的价差。
也就是说,它实际经营的是一张独立的配电网络,但获得多少网络收入,并不完全由这张网络自身的准许成本决定。
从这个角度看,增量配电网的定价机制实际上还没有完全跟上输配电价改革已经建立起来的监管逻辑。
而这个问题,也恰好提醒我们:
输电和配电虽然都属于网络业务,但两张网络承担的功能、形成的成本以及对应的责任,本来就不完全一样。
三、从现货市场看:市场实际上运行在输电网络之上
再换到电力市场的视角。
这里输电和配电的边界会更加明显。
目前现货市场的优化出清,基本建立在输电网络模型之上。
1. 为什么现货市场必须考虑输电网?
假设A节点有一台成本很低的电厂,B节点存在大量负荷。如果A到B之间拥有无限的输电能力,那么市场当然可以尽可能多地调用A的低成本电源。
但现实中的输电线路存在容量约束。即使A还有大量便宜的电可以发,如果A到B之间的输电线路已经达到极限,那么B节点就只能调用当地更贵的电源。
所以,现货市场并不是简单按照:
谁报价最低,谁先发电。
而是在满足电力平衡的同时,还要满足输电线路容量、断面、安全等一系列网络约束。也就是说:输电网络本身就是现货市场优化出清的一部分。
2. 节点负荷成为市场出清的边界条件
这时候,我们第一部分讨论的"节点"就重新出现了。输电节点下面连接着大量配电网络、用户和分布式电源。但现货市场并不会把配电网里面每一条10千伏线路、每一个变压器、每一个用户都放进全省统一优化模型。
对于输电市场来说,它看到的是:
这个输电节点在某一个时刻,需要从输电网获得多少电。
因此,各节点预测的负荷电量成为现货市场优化出清的重要边界条件。
配电网内部大量复杂的用户和电源,在输电市场中被聚合以后,最终体现为节点的下网电量。
于是可以做一个简化表达:
配电网内部解决"电怎么送到具体用户";现货市场解决"为了满足各输电节点的需求,整个系统的电源应该怎么发、输电网络应该怎么送"。
这也解释了为什么节点电价、阻塞、输电断面等概念天然首先属于输电网络。现货市场通过输电网,把分散在不同位置的电源和负荷放进同一个优化模型中,实现更大范围的资源配置。
四、从网络责任看:同样一度电,对输电和配电的责任真的一样吗?
最后回到输配电价最核心的问题:
谁应该承担多少网络成本?
1. 今天的输配电价,本质上是在分摊电网准许收入
监管周期内,电网企业首先形成一定规模的准许收入。这些收入最终需要由使用网络的用户承担。但不同用户使用网络的程度显然不同。
因此,我国输配电价已经通过很多维度进行责任区分,比如:
不同电压等级;
不同用户类型;
单一制与两部制;
电量;
受电容量;
同时或非同时最大负荷。
在现行价格体系中,还存在工商业用户对居民、农业用户承担的交叉补贴。所以我们今天的输配电价,本身已经不是简单地把电网成本平均分给每一度电。
它实际上已经在回答:
不同用户应该承担多少网络责任?
2. 但同类用户的一度电,仍然基本是"一样的"
问题在于,现有的责任划分主要区分的是:
你是谁、接在哪个电压等级、用了多少电、占用了多少容量。
却很少进一步区分:
你在什么时候使用了这张网络。
对于同一电压等级、同一用户类别而言,一度凌晨3点的电和一度晚上8点的电,在输配电价中承担的网络责任基本相同。
但从物理网络角度看,这两度电对网络容量的影响真的一样吗?未必。
3. 配电网更关注"你自己需要多大容量"
重新回到第一部分。越靠近用户,网络设施和具体用户之间的对应关系越明确。一个用户申请多大的受电容量,配电网就需要考虑相应的接入、变压器、馈线等容量条件。
因此,用户自己的:
受电容量、最大需量
天然能够反映一部分配电网络容量责任。这也是我国两部制电价长期存在容量电费和需量电费的重要物理基础。
4. 输电网更应该关注"你在系统最需要容量的时候用了多少"
但到了输电网,情况发生了变化。输电网面对的不是一个用户,而是大量配电网聚合以后形成的系统负荷。
决定这张输电网最终需要建设多大规模的,并不是所有用户各自最大负荷简单相加,而是:
整个系统在同一个时刻出现了多大的输电需求。
因此,如果输电网络为了100GW的系统峰值进行容量配置,那么真正推动网络向100GW扩张的,是系统达到峰值时仍然存在的那些负荷。
这就是峰荷责任法背后的基本逻辑。
有人会问:
"凌晨用电明明也使用了输电网,为什么它承担的输电成本应该更少?"
因为这里需要区分两个概念:
使用了网络,不等于造成了网络容量增长。
假设系统峰值是100GW,而凌晨只有60GW。
凌晨增加1GW负荷,当然也会经过输电网络,也会产生线损等运行影响。
但如果输电网已经为了白天100GW的峰值建设完成,那么凌晨从60GW增加到61GW,并没有推动这张网络从100GW继续扩张。
而如果系统峰值从100GW增加到101GW,则可能意味着长期来看需要增加新的输电容量。
所以,对于容量型网络成本而言,真正需要回答的问题并不是:
谁使用了网络?
而是:
谁导致这张网络必须建到这么大?
5. 负荷率,其实已经隐约体现了这种思想
我国现有输配电价机制中,其实已经存在一些按照负荷率给予价格激励的设计。两个用户可能一年使用完全相同的电量。
一个用户负荷非常平稳,长期保持稳定用电;另一个用户大多数时候负荷很低,却在少数时段突然形成很高的最大负荷。
两者虽然全年电量相同,但为了满足第二个用户的尖峰需求,网络需要准备更大的容量。
因此:
电量相同,不代表网络容量责任相同。
负荷率越高、负荷越平稳的用户,通常意味着同样的电量对应更低的最大负荷,对网络容量扩张形成的压力也相对更小。
而沿着这个逻辑继续向输电网走,最终就会来到峰荷责任。
五、输电与配电的区别,最后还是一个"责任"的问题
所以再回过头来看输电和配电。电压等级当然是最直观的区别。网状和树状也是非常重要的物理区别。现货市场主要建立在输电网络上,而配电网负责把电最终交付到具体用户。但这些差异背后,还有一个更值得讨论的问题:
不同网络究竟是为了满足什么样的需求而建设的?
越靠近用户,网络容量与单个用户自身的受电容量、最大需量联系越紧密。越向输电系统聚合,单个用户自身的最大负荷越不重要,用户与其他负荷是否"同时出现"反而越来越重要。
所以可以形成一个变化:
用户容量 → 配网峰值 → 节点峰值 → 系统峰值
与之对应的网络责任,也应该逐渐从:
"我自己需要多大容量"
走向:
"系统最需要网络容量的时候,我贡献了多少负荷"。
这也是为什么,在讨论输配电价改革的时候,我们不能永远只盯着"一度电收多少钱"。
真正值得进一步讨论的是:
这一度电发生在什么时间、什么位置,它究竟给哪一层网络带来了什么样的责任?
当输电和配电承担的是不同的物理任务时,对这两张网络的成本分摊,也未必应该永远使用同一种责任尺度。
而峰荷责任法,恰恰提供了一个重新认识输电容量成本的起点。
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