梅天華，李磊，陳靖文

(1.國(guó)家能源局浙江監(jiān)管辦公室，杭州市 310007； 2.浙江省電力公司，杭州市 310007;3.上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院，上海市 200240)

考慮外來(lái)電分?jǐn)偟恼憬济簷C(jī)組調(diào)停調(diào)峰市場(chǎng)機(jī)制研究

梅天華1，李磊2，陳靖文3

(1.國(guó)家能源局浙江監(jiān)管辦公室，杭州市 310007； 2.浙江省電力公司，杭州市 310007;3.上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院，上海市 200240)

當(dāng)前外來(lái)電不參與受電省份的深度調(diào)峰，導(dǎo)致受電地區(qū)電力調(diào)峰資源不足。受調(diào)度“三公”影響，機(jī)組調(diào)停調(diào)度以“輪?！睘橹?，運(yùn)行效率較低。該文在現(xiàn)行運(yùn)行規(guī)定的基礎(chǔ)上，建立了外來(lái)電分?jǐn)偸茈娛》輽C(jī)組輔助服務(wù)成本的分?jǐn)偰Ｐ秃突趫?bào)價(jià)、補(bǔ)償?shù)恼{(diào)停調(diào)度交易模型，應(yīng)用公平分配理論中的“無(wú)嫉妒”性，給出了市場(chǎng)定價(jià)和結(jié)算規(guī)則。論證了在該文所述的調(diào)停交易機(jī)制下，參與市場(chǎng)機(jī)組報(bào)價(jià)的策略自明性。對(duì)調(diào)停調(diào)峰市場(chǎng)實(shí)施過程中需要注意的問題進(jìn)行了討論。通過浙江電網(wǎng)實(shí)際算例，表明該文模型能夠平衡各方利益，解決當(dāng)前機(jī)組調(diào)停的公平效率問題。

機(jī)組調(diào)停；電網(wǎng)調(diào)峰；成本分?jǐn)?；公平；電力市?chǎng)

0 引 言

在電力市場(chǎng)環(huán)境下機(jī)組競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，報(bào)價(jià)較高機(jī)組自然低出力運(yùn)行，電力運(yùn)行不存在調(diào)峰輔助服務(wù)需求[1]。我國(guó)特有的“三公”調(diào)度體制[2]，導(dǎo)致電力公平調(diào)峰成為重要的調(diào)度目標(biāo)。隨著特高壓電網(wǎng)和光伏、風(fēng)電、水電、核電等可再生能源的快速發(fā)展[3-5]，電力調(diào)峰矛盾日漸突出。近年來(lái)浙江省外來(lái)電占比出現(xiàn)較大幅度上升，外來(lái)電量在統(tǒng)調(diào)用電量中的占比已經(jīng)超30%，且多數(shù)為新能源可再生能源。導(dǎo)致浙江電網(wǎng)調(diào)峰能力嚴(yán)重不足[6]，燃煤火電出現(xiàn)了頻繁調(diào)停調(diào)峰運(yùn)行的新常態(tài)。2014年夏季受溪洛渡左岸水電機(jī)組投運(yùn)以及四川水電大發(fā)影響，特高壓±800 kV賓金直流長(zhǎng)時(shí)間不調(diào)峰滿負(fù)荷運(yùn)行。由此導(dǎo)致2014年7～10月份浙江省燃煤火電機(jī)組調(diào)停近百臺(tái)次，日均調(diào)停容量超過800萬(wàn)kW。由于系統(tǒng)運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)備用增加，并且機(jī)組啟停成本無(wú)法有效分?jǐn)偅瑢?dǎo)致了浙江省常規(guī)燃煤機(jī)組負(fù)荷率同比下降了近20%。據(jù)測(cè)算，僅考慮賓金直流投運(yùn)就導(dǎo)致浙江常規(guī)燃煤機(jī)組的煤耗增加2.6 g/(kW·h)。

為解決輔助服務(wù)成本的公平分?jǐn)倖栴}，原國(guó)家電監(jiān)會(huì)開展了輔助服務(wù)“兩個(gè)細(xì)則”考核補(bǔ)償管理[7-8]。但是當(dāng)時(shí)燃煤發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中很少“調(diào)?！?，該規(guī)則并未將燃煤機(jī)組調(diào)停成本納入到補(bǔ)償分?jǐn)偟姆秶?。另一方面“兩個(gè)細(xì)則”考核補(bǔ)償以同一調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電機(jī)組為對(duì)象，這就導(dǎo)致浙江省內(nèi)機(jī)組為溪洛渡和四川水電消納承擔(dān)了大量的成本，但是卻沒有獲得任何補(bǔ)償。第三，由于“兩個(gè)細(xì)則”考核補(bǔ)償管理主要依托于現(xiàn)有調(diào)度體制，機(jī)組主動(dòng)參與調(diào)停的激勵(lì)不足。受調(diào)度“三公”體制影響，當(dāng)前浙江發(fā)電機(jī)組調(diào)停主要采用了“輪停”的調(diào)度策略，無(wú)法體現(xiàn)電力運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性要求。

為解決當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)峰問題，促進(jìn)各類機(jī)組公平承擔(dān)輔助服務(wù)成本，業(yè)界開展了大量的研究和實(shí)踐。浙江能源監(jiān)管辦開展了輔助服務(wù)成本的跨省區(qū)分?jǐn)傇圏c(diǎn)。東北區(qū)域采用市場(chǎng)化報(bào)價(jià)和補(bǔ)償分?jǐn)傁嘟Y(jié)合的方法，通過市場(chǎng)機(jī)制促進(jìn)調(diào)峰資源優(yōu)化，但交易中并未包含機(jī)組調(diào)停。在理論方面主要圍繞分?jǐn)偤图?lì)機(jī)制開展研究，文獻(xiàn)[9-11]應(yīng)用合作博弈論中的Shapley值、核仁等對(duì)機(jī)組調(diào)峰成本進(jìn)行分?jǐn)偂Ｎ墨I(xiàn)[9]提出的將啟停費(fèi)用分?jǐn)傊岭娏ω?fù)荷的方案，可以在優(yōu)化調(diào)峰運(yùn)行的基礎(chǔ)上，對(duì)電力負(fù)荷參與電力運(yùn)行調(diào)整提供激勵(lì)信號(hào)。但是基于合作博弈的方法均存在“組合爆炸”問題，不具備大規(guī)模應(yīng)用的可行性。文獻(xiàn)[12]建立了水電/火電機(jī)組的調(diào)峰能力評(píng)估模型，根據(jù)調(diào)峰能力和上網(wǎng)電量分配調(diào)峰費(fèi)用，激勵(lì)機(jī)組參與調(diào)峰運(yùn)行。文獻(xiàn)[13]提出了通過提取調(diào)峰電費(fèi)補(bǔ)償基金的方法，建立了根據(jù)等效可用負(fù)荷率進(jìn)行分?jǐn)偟恼{(diào)峰補(bǔ)償模型。但是該模型沒有充分兼顧調(diào)峰優(yōu)化調(diào)度和激勵(lì)機(jī)制，對(duì)于機(jī)組調(diào)峰義務(wù)的分配也缺乏依據(jù)，難以形成行業(yè)共識(shí)。

本文從激勵(lì)機(jī)制、調(diào)停優(yōu)化及公平分?jǐn)偟慕嵌葘?duì)浙江省調(diào)停調(diào)峰市場(chǎng)機(jī)制進(jìn)行研究。在華東區(qū)域“兩個(gè)細(xì)則”[8]的基礎(chǔ)上建立外來(lái)電分?jǐn)偸?nèi)輔助服務(wù)成本的計(jì)算模型。同時(shí)將獲得的費(fèi)用，用于激勵(lì)發(fā)電機(jī)組參與調(diào)停調(diào)峰。在考慮現(xiàn)行運(yùn)行規(guī)定的基礎(chǔ)上，以機(jī)組報(bào)價(jià)為基礎(chǔ)，將機(jī)組調(diào)停等效為機(jī)組開機(jī)權(quán)分配，建立機(jī)組調(diào)停優(yōu)化模型。根據(jù)市場(chǎng)交易的“無(wú)嫉妒性”原則[14-15]，建立調(diào)停費(fèi)用的補(bǔ)償分?jǐn)偰Ｐ?，并?duì)調(diào)停市場(chǎng)中的博弈行為進(jìn)行分析，證明博弈均衡定理。最后結(jié)合算例表明本文模型的有效性。

1 外來(lái)電分?jǐn)偸茈娛》葺o助服務(wù)成本模型

1.1 基本思路

受調(diào)度區(qū)域劃分影響，外來(lái)電一般不參與受電省份的調(diào)頻、自動(dòng)發(fā)電控制(automatic generation control，AGC)、自動(dòng)電壓控制(automatic voltage control，AVC)等輔助服務(wù)。外來(lái)水電在豐水期一般不調(diào)峰滿發(fā)運(yùn)行，導(dǎo)致受電省份燃煤機(jī)組調(diào)峰需求大幅增加，運(yùn)行成本顯著上升。盡管外來(lái)電已經(jīng)參與了送端電網(wǎng)的輔助服務(wù)調(diào)用，但是如果不考慮對(duì)受端電網(wǎng)的影響，會(huì)導(dǎo)致外來(lái)電送電成本的扭曲，不利于資源的優(yōu)化配置。考慮到現(xiàn)行“兩個(gè)細(xì)則”考核補(bǔ)償已經(jīng)開展多年，發(fā)電行業(yè)基本認(rèn)可了這一費(fèi)用分?jǐn)偰Ｊ?。從?jiǎn)化操作角度，本文以華東區(qū)域“兩個(gè)細(xì)則”為基礎(chǔ)，對(duì)外來(lái)電參與受電省份的輔助服務(wù)補(bǔ)償分?jǐn)傔M(jìn)行建模。

1.2 分?jǐn)偹惴?/p>

對(duì)受電省份而言，外來(lái)電一般不承擔(dān)任何輔助服務(wù)。即使考慮調(diào)峰因素，外來(lái)電參與調(diào)峰的深度一般不超過30%，屬于無(wú)償調(diào)峰的范圍。根據(jù)“同網(wǎng)同電承擔(dān)相同輔助服務(wù)費(fèi)用，高電價(jià)機(jī)組的輔助服務(wù)義務(wù)相應(yīng)更高”的原則，外來(lái)電源應(yīng)當(dāng)與受電省電源按照相同的規(guī)則參與受電省份的輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)偂Ｓ捎谕鈦?lái)電無(wú)法為受電省份提供輔助服務(wù)，也無(wú)法參與受電省份的“兩個(gè)細(xì)則”輔助服務(wù)考核，因此本文僅考慮了外來(lái)電機(jī)組分?jǐn)偸?nèi)機(jī)組輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用這一因素。相應(yīng)的計(jì)算模型為

(1)

1.3 分?jǐn)偹惴▋?yōu)點(diǎn)和主要問題

公式(1)盡管沒有考慮網(wǎng)絡(luò)阻塞、潮流分布以及實(shí)際運(yùn)行狀況等因素，也不能充分兼顧電價(jià)核準(zhǔn)制的內(nèi)在要求。例如，核電機(jī)組、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，由于電價(jià)核定中并未考慮輔助服務(wù)成本，就可能提出其不應(yīng)承擔(dān)AGC、調(diào)峰等費(fèi)用；外來(lái)電機(jī)組可能會(huì)因?yàn)槠湓黾恿祟~外費(fèi)用而提出異議。但是總體而言，該分?jǐn)偡椒ㄔ瓌t明確，基本符合公平原則，而且計(jì)算和計(jì)量都比較簡(jiǎn)單，并且不改變當(dāng)前輔助服務(wù)的調(diào)用方式，易于實(shí)踐推行。當(dāng)前溪洛渡電廠分?jǐn)傉憬娋W(wǎng)輔助服務(wù)成本、向家壩機(jī)組分?jǐn)偵虾ｋ娋W(wǎng)輔助服務(wù)成本的計(jì)算方法與公式(1)基本一致。

由于華東區(qū)域“兩個(gè)細(xì)則”解決了輔助服務(wù)調(diào)用的激勵(lì)問題，大大降低了調(diào)用發(fā)電機(jī)組輔助服務(wù)的現(xiàn)實(shí)阻力，在當(dāng)前“三公”調(diào)度為主導(dǎo)的情況下容易產(chǎn)生機(jī)組輔助服務(wù)過度調(diào)用問題。例如，當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行中的實(shí)際頻率偏差遠(yuǎn)小于GB/T15945—2008《電能質(zhì)量 電力系統(tǒng)頻率允許偏差》規(guī)定的合格標(biāo)準(zhǔn)，表明當(dāng)前機(jī)組調(diào)頻和AGC很可能存在過度調(diào)用問題。另一方面，由于“兩個(gè)細(xì)則”考核分?jǐn)傊?，輔助服務(wù)調(diào)用的費(fèi)率采用的是固定費(fèi)率，不能兼顧不同機(jī)組的實(shí)際成本，容易引發(fā)對(duì)輔助服務(wù)調(diào)用公平性的置疑。

2 基于報(bào)價(jià)的調(diào)停市場(chǎng)模型

2.1 基本思路

由于“兩個(gè)細(xì)則”考核補(bǔ)償，采用了固定費(fèi)率的統(tǒng)一定價(jià)模式，無(wú)法對(duì)輔助服務(wù)的優(yōu)化調(diào)用形成有效制約機(jī)制，也無(wú)法解決輔助服務(wù)調(diào)度公平性的爭(zhēng)議問題。繼續(xù)將機(jī)組調(diào)停調(diào)峰問題納入“兩個(gè)細(xì)則”的框架，通過核定機(jī)組調(diào)停費(fèi)用的方法加以解決，未必是最佳的方案?？紤]到市場(chǎng)機(jī)制是解決優(yōu)化調(diào)用，滿足“無(wú)嫉妒性”[14-15]公平的最佳方案，本文采用了基于報(bào)價(jià)的市場(chǎng)方式對(duì)調(diào)停安排和成本分?jǐn)傔M(jìn)行建模。

在浙江常規(guī)燃煤機(jī)組發(fā)電量占統(tǒng)調(diào)發(fā)電總量的90%左右。而燃?xì)鈾C(jī)組已經(jīng)實(shí)施“兩部制”電價(jià)，上網(wǎng)電價(jià)中包含了其頻繁啟停的運(yùn)行成本及經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)要求，如果再?gòu)恼{(diào)停調(diào)峰市場(chǎng)獲益顯然不符合公平原則。非“豐水期”水電調(diào)峰的情況比較復(fù)雜，文獻(xiàn)[16]提出了基于調(diào)峰價(jià)值量的水電調(diào)峰補(bǔ)償算法。但是從現(xiàn)行電價(jià)體系和浙江省調(diào)度慣例來(lái)看，非“豐水期”水電無(wú)償提供調(diào)停調(diào)峰是合理的。華東區(qū)域“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)燃?xì)夂退姷恼{(diào)停補(bǔ)償算法也體現(xiàn)了這一特點(diǎn)。從簡(jiǎn)化和市場(chǎng)平穩(wěn)起步的角度，僅僅考慮了常規(guī)燃煤機(jī)組參與浙江省電力啟停調(diào)峰市場(chǎng)。

基于報(bào)價(jià)的調(diào)停市場(chǎng)建模思路為：(1)將機(jī)組調(diào)停問題看成是發(fā)電機(jī)組的開機(jī)權(quán)分配問題，即機(jī)組可以開機(jī)是因?yàn)榉峙涞搅擞邢薜拈_機(jī)權(quán)；(2)獲取開機(jī)權(quán)的機(jī)組應(yīng)當(dāng)支付給未獲得開機(jī)權(quán)的機(jī)組(調(diào)停機(jī)組)相應(yīng)的費(fèi)用，并且結(jié)果應(yīng)當(dāng)滿足無(wú)嫉妒性；(3)調(diào)停調(diào)度應(yīng)當(dāng)滿足電力運(yùn)行的約束。

2.2 調(diào)度模型

受電力調(diào)度“三公”模式以及安全運(yùn)行要求的影響，調(diào)度機(jī)構(gòu)往往通過壓低發(fā)電負(fù)荷率來(lái)提高安全裕度。但根據(jù)現(xiàn)行規(guī)定原則上系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷率低于70%時(shí)應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)調(diào)停，且調(diào)停時(shí)間不少于7天。根據(jù)DL/T1040—2007《電網(wǎng)運(yùn)行準(zhǔn)則》電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當(dāng)開展7天的每日96點(diǎn)負(fù)荷預(yù)測(cè)。本文按照調(diào)停交易周期7天，平均負(fù)荷率大于0.7確定調(diào)停方案。假設(shè)發(fā)電機(jī)組i申報(bào)的調(diào)停成本為uci，從開機(jī)權(quán)分配的角度看，機(jī)組獲得開機(jī)權(quán)相當(dāng)于創(chuàng)造了uci的社會(huì)福利。開機(jī)權(quán)分配方案應(yīng)當(dāng)滿足社會(huì)福利的最大化(調(diào)停成本最小化)。調(diào)停優(yōu)化的計(jì)算模型為

(2)

約束條件：

(3)

(4)

約束(3)和約束(4)分別表示系統(tǒng)運(yùn)行的負(fù)備用約束和負(fù)荷率約束。沒有考慮正備用約束，是本文模型按照調(diào)停成本最少為目標(biāo)，正備用約束自然滿足(如果不能滿足，則會(huì)出現(xiàn)減負(fù)荷)。沒有考慮網(wǎng)絡(luò)約束，是因?yàn)楫?dāng)前電力調(diào)度主要按照分區(qū)平衡進(jìn)行安排，同一分區(qū)內(nèi)視同單母線模型，不同分區(qū)內(nèi)的機(jī)組不考慮備用的互濟(jì)作用。沒有考慮年度計(jì)劃電量對(duì)運(yùn)行的制約作用，主要是因?yàn)楫?dāng)繼續(xù)調(diào)停導(dǎo)致其計(jì)劃電量無(wú)法完成時(shí)，機(jī)組可以通過申報(bào)更高的調(diào)停價(jià)格自行予以調(diào)整，該部分成本已經(jīng)包含在uci中。

若機(jī)組調(diào)停安排按照模型(2)～(4)確定，盡管可以滿足系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，但會(huì)導(dǎo)致調(diào)停成本低的機(jī)組長(zhǎng)期承擔(dān)啟停任務(wù)，而調(diào)停成本高的機(jī)組則無(wú)須參與調(diào)停調(diào)峰。如果沒有利益平衡機(jī)制，將會(huì)導(dǎo)致不公平。如何公平確定補(bǔ)償金額則需通過建立補(bǔ)償結(jié)算模型予以明確。

2.3 補(bǔ)償結(jié)算模型

(5)

從收支平衡來(lái)看有：

(6)

式中：n1為開機(jī)機(jī)組集合；n2為調(diào)停機(jī)組集合。

從公式(5)～(6)解得：

(7)

(8)

其中n=n1∪n2。

3 博弈均衡及需要注意的問題

3.1 “兩個(gè)細(xì)則”分?jǐn)倢?duì)交易的影響

本文第1節(jié)中建立了外來(lái)電分?jǐn)偸?nèi)機(jī)組輔助服務(wù)成本的計(jì)算模型。為了激勵(lì)發(fā)電機(jī)組參與調(diào)停市場(chǎng)，可以考慮把外來(lái)電分?jǐn)偸?nèi)輔助服務(wù)的費(fèi)用Ri先行支付調(diào)?？傎M(fèi)用，不足部分繼續(xù)分?jǐn)?。由此公?6)應(yīng)當(dāng)修改為

(9)

求解得：

(10)

(11)

3.2 博弈均衡分析

對(duì)于市場(chǎng)報(bào)價(jià)中參與人(機(jī)組)的博弈行為本文給出如下結(jié)論：

定理1 如果參與調(diào)停市場(chǎng)的機(jī)組報(bào)價(jià)為連續(xù)量，且各機(jī)組裝機(jī)均相同，則按照本文第2節(jié)給出的啟停調(diào)峰調(diào)度結(jié)算模型，參加市場(chǎng)機(jī)組的報(bào)價(jià)是策略自明的。

證明：從3.1節(jié)分析可知，外來(lái)電分?jǐn)偛挥绊憴C(jī)組報(bào)價(jià)策略，所以證明中可以不考慮外來(lái)電補(bǔ)償費(fèi)用的影響。根據(jù)本文第2部分的模型，市場(chǎng)交易的價(jià)格由邊際機(jī)組確定，且滿足公式(5)和公式(6)。假設(shè)機(jī)組k為邊際機(jī)組，按照真實(shí)成本報(bào)價(jià)時(shí)，此時(shí)機(jī)組k的收益為

(12)

(13)

(14)

證畢。

定理1表明本文設(shè)計(jì)的競(jìng)價(jià)機(jī)制可以保證市場(chǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)惡意競(jìng)價(jià)的現(xiàn)象。

在實(shí)際市場(chǎng)運(yùn)行中機(jī)組成本為離散量，裝機(jī)也會(huì)存在差異，此時(shí)從定理1的證明過程可以發(fā)現(xiàn)，如果機(jī)組的成本信息為公開信息，邊際機(jī)組可以通過申報(bào)一個(gè)無(wú)限接近于次高成本邊際機(jī)組的報(bào)價(jià)而獲得額外收益，在機(jī)組較多的情況下這一收益一般會(huì)比較低。實(shí)際市場(chǎng)運(yùn)行中參與交易機(jī)組的策略性報(bào)價(jià)空間比較小，這有利于市場(chǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

3.3 需要注意的問題

從3.2節(jié)的分析可以看出本文的調(diào)峰交易機(jī)制不需要設(shè)置最高和最低限價(jià)，機(jī)組按照成本報(bào)價(jià)是最佳的競(jìng)價(jià)策略。

本文2.2節(jié)模型的出清結(jié)果是以電力電量預(yù)測(cè)完全準(zhǔn)確為前提，在實(shí)際市場(chǎng)運(yùn)行中，實(shí)際調(diào)停安排應(yīng)當(dāng)根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)的變化而相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。此時(shí)可以引入電力市場(chǎng)中的事后電價(jià)機(jī)制[17]，根據(jù)實(shí)際調(diào)停調(diào)用情況進(jìn)行定價(jià)和結(jié)算。即事先安排調(diào)停而實(shí)際調(diào)度中未被調(diào)停的機(jī)組不能獲取調(diào)停費(fèi)用，并且和其他未調(diào)停機(jī)組一樣承擔(dān)調(diào)停成本的分?jǐn)偭x務(wù)。

對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行中的因網(wǎng)絡(luò)約束等其他因素需要強(qiáng)行開機(jī)或停機(jī)的機(jī)組以及外來(lái)電機(jī)組，可以模仿電力市場(chǎng)中的“約束上”、“約束下”機(jī)組的定價(jià)規(guī)則進(jìn)行處理，按照?qǐng)?bào)價(jià)或所在分區(qū)的邊際價(jià)格進(jìn)行補(bǔ)償分?jǐn)偂?/p>

4 算例及分析

4.1 簡(jiǎn)單模擬算例

算例包含10臺(tái)機(jī)組，1～9號(hào)機(jī)組為常規(guī)燃煤火電機(jī)組，10號(hào)機(jī)組表示外來(lái)電機(jī)組。機(jī)組參數(shù)及調(diào)停報(bào)價(jià)情況見附錄。

假設(shè)交易期內(nèi)最高負(fù)荷預(yù)測(cè)值為3 700 MW，最低負(fù)荷為2 500 MW，總用電量預(yù)測(cè)值為430.7 GW·h，交易期內(nèi)外來(lái)電根據(jù)“兩個(gè)細(xì)則”補(bǔ)償分?jǐn)偟慕痤~為54萬(wàn)元。各機(jī)組裝機(jī)容量和調(diào)停報(bào)價(jià)如表1第2，3列所示。根據(jù)公式(9)和(10)，從外來(lái)電獲取的費(fèi)用，經(jīng)由調(diào)停市場(chǎng)的分?jǐn)偨Y(jié)果見表1第4列。機(jī)組根據(jù)本文第2節(jié)的調(diào)度結(jié)算模型計(jì)算結(jié)果為5～7號(hào)機(jī)調(diào)停，并獲得調(diào)停收益，其他機(jī)組支付開機(jī)費(fèi)用，各機(jī)組收支情況如表1第5列所示。計(jì)算結(jié)果為：調(diào)停總?cè)萘繛? 800 MW，調(diào)?？傎M(fèi)用265萬(wàn)元，不考慮補(bǔ)償分?jǐn)偟恼{(diào)停邊際價(jià)格為0.158 萬(wàn)元/MW(7號(hào)機(jī)為邊際機(jī)組)。

8號(hào)機(jī)組盡管單位容量調(diào)停成本最低，但由于開停機(jī)具有0-1整數(shù)優(yōu)化性質(zhì)，從優(yōu)化結(jié)果來(lái)看調(diào)停8號(hào)機(jī)及其他機(jī)組并非最優(yōu)方案。從表1中還可以看出各種分?jǐn)偡椒ň鶟M足收支平衡。由于無(wú)嫉妒分?jǐn)偘凑者呺H調(diào)停價(jià)格結(jié)算，因此單位調(diào)停成本較低的5，6號(hào)機(jī)組獲得了超出成本的額外收益，這就對(duì)機(jī)組調(diào)停提供了激勵(lì)機(jī)制。表1第6列顯示了外來(lái)電“兩個(gè)細(xì)則”費(fèi)用優(yōu)先用于支付調(diào)停機(jī)組，降低了省內(nèi)機(jī)組的調(diào)停費(fèi)用支出，有利于激勵(lì)機(jī)組參與調(diào)停交易市場(chǎng)。

表1 調(diào)停交易費(fèi)用及分?jǐn)偳闆r
Table 1 Shut-down trading cost and allocation situation

4.2 實(shí)際場(chǎng)景算例

2014年8月浙江省某地電網(wǎng)共有燃煤火電機(jī)組66臺(tái)，總裝機(jī)3 569.5萬(wàn)kW。受賓金直流投運(yùn)和溪洛渡水電大發(fā)影響，浙江電網(wǎng)按照浙南、浙中、浙北3個(gè)分區(qū)實(shí)施電力電量平衡管理。各分區(qū)裝機(jī)情況見表2，其中三峽集團(tuán)(賓金直流)的9臺(tái)裝機(jī)(按落地量計(jì)算)640萬(wàn)kW接入浙南電網(wǎng)，分?jǐn)偂皟蓚€(gè)細(xì)則”費(fèi)用為72萬(wàn)元。以8月14日至20日調(diào)停安排為例計(jì)算成本分?jǐn)?。機(jī)組開停機(jī)安排及費(fèi)用分?jǐn)側(cè)绫?。

表2中各分區(qū)的調(diào)停容量和調(diào)停數(shù)量根據(jù)分區(qū)可調(diào)機(jī)組和分區(qū)負(fù)荷曲線(燃煤機(jī)組部分)，按照本文第2節(jié)的調(diào)度結(jié)算模型計(jì)算得到。賓金直流落點(diǎn)為浙南分區(qū)，參與了浙南分區(qū)的調(diào)停交易。由于浙南分區(qū)承擔(dān)了賓金直流的電力受入，其調(diào)停調(diào)峰負(fù)擔(dān)較重，因此相應(yīng)的調(diào)停出清價(jià)格也比較高，本文的價(jià)格機(jī)制可以反映調(diào)停調(diào)峰資源的稀缺程度。表2中的“交易金額”表示分區(qū)內(nèi)調(diào)停機(jī)組獲得的費(fèi)用總額，賓金的交易金額表示溪洛渡水電需要支付的資金總量。從表2中可以看出，賓金參與調(diào)停調(diào)峰的交易量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過“兩個(gè)細(xì)則”的補(bǔ)償分?jǐn)偨痤~，當(dāng)前“兩個(gè)細(xì)則”存在補(bǔ)償力度不足的問題；通過調(diào)停市場(chǎng)的建立解決了發(fā)電機(jī)組的調(diào)停激勵(lì)問題，同時(shí)使得外來(lái)電增加受入地調(diào)峰成本顯性化，平衡了各方利益訴求。結(jié)算時(shí)，外來(lái)電支付受電省份的調(diào)停分?jǐn)傎M(fèi)用，可以通過受電省份電網(wǎng)公司扣減支付給外來(lái)電電費(fèi)的方式實(shí)現(xiàn)。同時(shí)通過調(diào)整參與調(diào)停交易機(jī)組的購(gòu)電費(fèi)就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)停交易市場(chǎng)的結(jié)算。

表2 浙江電網(wǎng)調(diào)停交易模擬情況表
Table 2 Simulation of shut-down trading in Zhejiang power grid

5 結(jié) 論

(1)建立了外來(lái)電分?jǐn)偸茈娛》葺o助服務(wù)成本的分?jǐn)偰Ｐ汀?/p>

(2)建立了機(jī)組中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)停模型。

(3)建立了基于“無(wú)嫉妒性”的機(jī)組調(diào)停成本分?jǐn)偧敖Y(jié)算模型。

(4)證明了本文交易機(jī)制的策略自明性，對(duì)實(shí)際施行中的有關(guān)問題進(jìn)行了討論。

(5)算例表明本文的交易機(jī)制可以激勵(lì)燃煤機(jī)組參與調(diào)停，同時(shí)使得外來(lái)電受入產(chǎn)生的調(diào)停成本顯性化，可以平衡各方利益訴求。

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(編輯 張媛媛)

附錄A

表A1 10機(jī)系統(tǒng)機(jī)組參數(shù)及報(bào)價(jià)情況
Table A1 Parameters and quotation of 10-units system unit

注：計(jì)算中，正備用率取0.02，負(fù)備用率取0.02；核電、外來(lái)電報(bào)價(jià)高主要模擬棄水成本。

表A2 實(shí)際算例參數(shù)
Table A2 Parameters of real example

注：部分燃煤機(jī)組啟停報(bào)價(jià)特別高是考慮了全廠停機(jī)的成本因素，賓金水電報(bào)價(jià)按照棄水成本考慮。

Shut-Down Peaking Market Mechanism of Zhejiang Coal-Fired Units Considering Import Power Allocation

MEI Tianhua1, LI Lei2, CHEN Jingwen3

(1. Zhejiang Energy Regulatory Office of National Energy Administration, Hangzhou 310007, China;2. State Grid Zhejiang Electric Power Corporation, Hangzhou 310007, China;3. School of Electronic, Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China)

The imported power does not participate in the deep peak-regulation at present, which leads to the deficiency of the peak-regulation resources in the receiving-end region. Following the “Equity, Openness, Justice” dispatch principle, “rolling shut-down” is the main mechanism for unit commitment, which has low operation efficiency. Based on the existing operation regulations, this paper establishes an allocation model of ancillary service cost for units in energy-importing region with considering the participation of import power, formulates a shut-down trading model based on quotation and compensation mechanism, and presents the market pricing and settlement rules following the “no envy” concept in fair distribution theory. The self-enforcing strategy of the unit quotation under the proposed shut-down trading mechanism is proved. We discuss the problems that need attention during the implementation of shut-down peaking market. Through the realistic examples in Zhejiang power grid, it is showed that the proposed model can balance the interest of different entities and solve the fairness and efficiency problems of shut-down peaking.

shut-down peaking; peak regulation of grid; cost allocation; fair; power market

TM 73； F 426

A

1000-7229(2016)03-0117-07

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.03.018

2015-11-28

梅天華(1980)，男，博士，工程師,研究方向?yàn)殡娏κ袌?chǎng)；

李磊(1982)，女，碩士，高級(jí)工程師,主要研究方向?yàn)殡娏κ袌?chǎng)與電力系統(tǒng)需求側(cè)管理；

陳靖文(1995)，男，本科生，研究方向?yàn)殡姎夤こ膛c自動(dòng)化。