崔宇濤

摘 要：發(fā)電廠提供的輔助服務(wù)對(duì)市場(chǎng)環(huán)境下的電力系統(tǒng)的可靠性及安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。本文對(duì)發(fā)電機(jī)組備用服務(wù)的類型，重要性進(jìn)行了分析，并對(duì)電廠對(duì)電力系統(tǒng)提供備用容量的成本及補(bǔ)償?shù)谋匾赃M(jìn)行了一些有益的探討。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；輔助服務(wù)；備用；計(jì)價(jià)

1 備用服務(wù)

機(jī)組提供備用容量服務(wù)，要損失許多成本，尤其是發(fā)電產(chǎn)生的收益的機(jī)會(huì)成本，以往的電力市場(chǎng)中，基本忽略了對(duì)機(jī)組這種備用服務(wù)的成本或價(jià)值的補(bǔ)償。

發(fā)電企業(yè)機(jī)組目前主要向市場(chǎng)提供以下幾種有功出力備用服務(wù)：滿足負(fù)荷波動(dòng)的二次調(diào)頻（AGC）備用PAGC·P；滿足系統(tǒng)突發(fā)事故的需要一次調(diào)頻（旋轉(zhuǎn)）備用PS·P；滿足負(fù)荷峰、谷差時(shí)段的需要（調(diào)峰）備用（Pf·P）；滿足系統(tǒng)崩潰后恢復(fù)的最低啟動(dòng)容量備用PH·P。

2 發(fā)電機(jī)組提供調(diào)峰備用的計(jì)價(jià)

非計(jì)劃調(diào)峰備用，即當(dāng)日負(fù)荷預(yù)測(cè)不夠準(zhǔn)確時(shí)，由于負(fù)荷的較大偏差，需要臨時(shí)調(diào)用備用出力參加調(diào)峰，非計(jì)劃調(diào)峰備用機(jī)組運(yùn)行調(diào)用是隨機(jī)的時(shí)，不按計(jì)劃日負(fù)荷曲線運(yùn)行，這種備用容量服務(wù)不被調(diào)用的條件下也要由需要方或造成方做補(bǔ)償。

處于非計(jì)劃性調(diào)峰備用的機(jī)組有二種狀態(tài)：一種是停機(jī)處于備用狀態(tài)，是系統(tǒng)確認(rèn)后需要的（也可理解為非旋轉(zhuǎn)備用Pf·P），該部分的備用容量需要計(jì)價(jià)付費(fèi)；另一種是由于系統(tǒng)負(fù)荷需求制約，停機(jī)備用，但又是可調(diào)用的，是沒(méi)有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)（或市場(chǎng)）確認(rèn)需要的備用（替代備用），僅在緊急情況下容量被調(diào)用，替代備用不加載情況下其備用不做計(jì)價(jià)考慮，加載出力當(dāng)日發(fā)電機(jī)組處于離線狀態(tài)可調(diào)總備用容量為PP，PP可分解成；

Pp = Pf·P+ Pimg 2-1

其中Pf·P——為經(jīng)系統(tǒng)確認(rèn)需要的備用負(fù)荷容量，主要用于非計(jì)劃調(diào)峰備用，或緊急條件下的事故支援。調(diào)峰備用Pf·P值可以是單機(jī)容量的倍數(shù)nPN，也可以是系統(tǒng)確認(rèn)的隨機(jī)數(shù)。

Pimg——非計(jì)劃的替代備用容量，是系統(tǒng)不確認(rèn)容量?jī)H在緊急情況下調(diào)用。

式2-1中，Pimg 由于是負(fù)荷或機(jī)組一次燃料（水）的不足而造成的停機(jī)備用，而且又非系統(tǒng)需要的備用，同時(shí)這種備用在現(xiàn)階段沒(méi)有其他合理成本損失，因此對(duì)Pimg不加載情況下不做計(jì)價(jià)考慮。

而對(duì)式2-1，經(jīng)系統(tǒng)確認(rèn)的備用Pf·P容量部分，可按下列2因素考慮計(jì)價(jià)：

2.1 容量成本因素

根據(jù)需求定價(jià)原理，Pf·P部分備用容量是由系統(tǒng)需要并確認(rèn)而提供的，盡管備用可能一日內(nèi)都沒(méi)有機(jī)會(huì)加載，但系統(tǒng)（市場(chǎng)）應(yīng)為提供這種需求的滿足（且這種服務(wù)確實(shí)是發(fā)生了的）支付一定的費(fèi)用，至少應(yīng)支付該部分備用容量的容量成本。

而根據(jù)電力市場(chǎng)中二部制電價(jià)定價(jià)原理可知，機(jī)組的容量成本為機(jī)組建設(shè)時(shí)，沉淀成本的多年平均分?jǐn)偅赐顿Y成本的年折舊成本的機(jī)組平均分?jǐn)?，表示成?/p>

Co= Cz y·NPn·Kh 2-2

其中Cz——為總投資成本

y——為折舊年限

NPn——為機(jī)組臺(tái)數(shù)剩單機(jī)容量

Kh——為機(jī)組年可調(diào)系數(shù)

Co——為機(jī)組單位容量成本（元/kW）

對(duì)應(yīng)的單臺(tái)機(jī)組提供調(diào)峰備用，應(yīng)獲得補(bǔ)償費(fèi)用為

Fp =Co·Pf·P 2-3

2.2 機(jī)會(huì)成本因素

由于系統(tǒng)的需要，處于備用狀態(tài)的機(jī)組，是為滿足某種需求，強(qiáng)制不發(fā)電，機(jī)組的這部分備用容量失去在較好的時(shí)段內(nèi)發(fā)電獲取電量收益的機(jī)會(huì)，對(duì)這種由于為它人提供服務(wù)，而失去收益的機(jī)會(huì)，受服務(wù)方應(yīng)對(duì)提供服務(wù)者機(jī)會(huì)收益的損失做一定補(bǔ)償。提供備用容量Pf·P的機(jī)組的機(jī)會(huì)成本計(jì)價(jià)辦法：

Ff.P=（λ（t）–λAV）×∫oT Pf.P（t）dt 2-4

其中：

λ（t）--為市場(chǎng)實(shí)時(shí)電價(jià)，未市場(chǎng)化前λ（t） 為提供備用機(jī)組的批準(zhǔn)上網(wǎng)電價(jià)；

λAV--為備用機(jī)組的單位度電電量成本，水電電量成本約0.06元/kWH，火電約為0.16～0.19元/kWh。

3 發(fā)電機(jī)組提供旋轉(zhuǎn)備用的計(jì)價(jià)

機(jī)組的旋轉(zhuǎn)備用是指在線運(yùn)行的機(jī)組未加載的那部分容量。單機(jī)旋轉(zhuǎn)備用容量為

Psp=PN–Ps.L 3-1

PN—為旋轉(zhuǎn)機(jī)組的單機(jī)額定出力容量；

Ps.L —為單機(jī)在線加載的運(yùn)行負(fù)荷，為整定負(fù)荷與一次調(diào)頻和PSO±PS·1

Ps.p—為某時(shí)刻下的單機(jī)旋轉(zhuǎn)備用容量，Ps.p ∈（O～PN）

當(dāng)Psp=PN時(shí)，為發(fā)電機(jī)空轉(zhuǎn)狀態(tài)。

機(jī)組旋轉(zhuǎn)備用Psp實(shí)際上起到二種備用功能：一種是一次調(diào)頻備用，滿足系統(tǒng)大擾動(dòng)波動(dòng)時(shí)負(fù)荷的需要；另一種是調(diào)峰備用，滿足系統(tǒng)峰值負(fù)荷的需要。在目前的實(shí)際調(diào)度過(guò)程中，中調(diào)經(jīng)常不是啟動(dòng)離線的調(diào)峰各用機(jī)組，往往是去將旋轉(zhuǎn)備用加載（或減載）進(jìn)行調(diào)峰，先占用一次調(diào)頻的旋轉(zhuǎn)備用，之后再啟動(dòng)調(diào)峰備用機(jī)組將已加載的旋轉(zhuǎn)備用置換出來(lái)。因此旋轉(zhuǎn)備用比PS·P調(diào)峰備用具有更高一級(jí)質(zhì)量的備用，對(duì)其計(jì)價(jià)也應(yīng)綜合考慮二種備用同時(shí)兼顧的價(jià)值。

3.1 容量成本因素

由于旋轉(zhuǎn)備用同時(shí)提供了一次調(diào)頻和調(diào)峰二種準(zhǔn)備，因此旋轉(zhuǎn)備用容量Psp的容量成本應(yīng)考慮二種備用的價(jià)值因素，可在式2-3調(diào)峰備用的容量補(bǔ)償費(fèi)用計(jì)價(jià)的基礎(chǔ)上考慮一個(gè)系數(shù)做為旋轉(zhuǎn)備用的容量計(jì)價(jià)，計(jì)為：

Fs=Ks Co·Psp 3-2

其中Ks為大于1的加權(quán)系數(shù)；Co可參照式2-2中計(jì)算；

3.2 效率成本因素

機(jī)組由于提供了旋轉(zhuǎn)備用Psp，無(wú)法運(yùn)行在最優(yōu)消耗率的工況點(diǎn)，造成耗水（煤）的效率損失。對(duì)水電機(jī)組而言，耗水率效率損失的極端情況下是機(jī)組空轉(zhuǎn)提供旋轉(zhuǎn)備用Psp=PN，此時(shí)機(jī)組出力PL=0，計(jì)費(fèi)電量也為零，但此時(shí)為維持機(jī)組處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)需保持一定的耗水Q0m3/s，對(duì)空轉(zhuǎn)耗水應(yīng)與補(bǔ)償，可按下式考慮：

Q0 ×T

F0= ———γ 3-3

qn

其中：T為機(jī)組空轉(zhuǎn)持續(xù)時(shí)間；qn為機(jī)組度電耗水率約為單位耗水率m3/kWh；γ為上網(wǎng)電價(jià)。

4 發(fā)電機(jī)組提供AGC調(diào)頻備用的計(jì)價(jià)

AGC備用是機(jī)組所能提供各種備用中質(zhì)量最高的，AGC備用在做負(fù)荷小波動(dòng)的平抑作用備用的同時(shí)，還向下兼做旋轉(zhuǎn)備用和調(diào)峰服務(wù)的備用，如下圖所示。

由于PAGC負(fù)荷是實(shí)時(shí)波動(dòng)的為時(shí)間的函數(shù)，那么其備用PAGC·P也是實(shí)時(shí)波動(dòng)的，且滿足：

PAGC·P =PN -PAGC 4-1

與旋轉(zhuǎn)備用調(diào)用現(xiàn)狀一樣，PAGC·P做為更高一級(jí)服務(wù)的備用，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，由于AGC機(jī)組調(diào)速器自身和AGC控制特性的作用，PAGC·P被加載進(jìn)行一次調(diào)頻或二次調(diào)頻，同時(shí)在現(xiàn)實(shí)實(shí)時(shí)調(diào)度過(guò)程中，PAGC·P也時(shí)常在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)被人為加（減）載進(jìn)行調(diào)頻，對(duì)備用容量PAGC·P的計(jì)價(jià)可綜合考慮以下幾種因素：

4.1 容量成本因素

如上所述，由于AGC備用兼顧了下層次二種服務(wù)備用的備用，因此與3.1節(jié)中旋轉(zhuǎn)備用的計(jì)價(jià)原理相同，其價(jià)格應(yīng)綜合考慮兼做3種備用的容量?jī)r(jià)值，可在旋轉(zhuǎn)備用的計(jì)價(jià)基礎(chǔ)上再考慮一個(gè)大于1的加權(quán)補(bǔ)償系數(shù)，KAGC體現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)原則，式3-2改寫(xiě)成：

計(jì)為：Fagc=KAGC·CO·PAGC.P 4-2

這里的KAGC>KS。由于AGC備用容量PAGC·P是隨其加載容量PAGC的變化而變化，是時(shí)間的函數(shù)，實(shí)際計(jì)價(jià)時(shí)，可采用求平均值的方法，即：

∫T o（PN-PAGC）dt

PAGC·P= ——————————（其中T為指定時(shí)間段） 4-3

T

式3-3修改成FAGC=KAGC·Co·PAGC·P

4.2 機(jī)會(huì)成本因素

AGC機(jī)組所提供的旋轉(zhuǎn)備用容量PAGC·P使得實(shí)際發(fā)電量減少，從而使收益減少，應(yīng)對(duì)機(jī)會(huì)收益進(jìn)行補(bǔ)償，時(shí)段[0，T]內(nèi)由于提供AGC備用PAGC·p少發(fā)電量為：

WAGC·P=∫T oPAGC·P dt 4-4

相應(yīng)損失發(fā)電收入 FAGC·R=WAGC·P·γ（t）

扣除發(fā)電機(jī)組的電量成本后，得機(jī)組的機(jī)會(huì)成本為：

FAGC·j=WAGC·P·（γ（t）-γAV ） 4-5

AGC機(jī)組備用計(jì)價(jià)應(yīng)至少考慮容量成本和電量機(jī)會(huì)成本兩個(gè)因素。

5 結(jié)語(yǔ)

本文就我國(guó)電力市場(chǎng)的實(shí)際情況，簡(jiǎn)要分析了備用輔助服務(wù)這種類型發(fā)電廠的成本和附加值的計(jì)價(jià)方式，對(duì)備用輔助服務(wù)計(jì)價(jià)補(bǔ)償機(jī)制的研究實(shí)施對(duì)電力系統(tǒng)健康發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：湖南省電力公司東江水力發(fā)電廠）