张帅
国网山西省电力公司检修分公司 山西省太原市 030000
摘要：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。
关键词：特高压；输电线损；影响因素
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，1000 kV 特高压交流输电线路每千米电阻约为 500 kV 线路的 30%，可测算出输送相同功率，1000 kV 特高压交流线路的电阻功率损耗仅为 500 kV 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)。
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)。
dPLoss/di=-P1/(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。
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