陳中飛, 荊朝霞, 陳達(dá)鵬, 謝文錦

(華南理工大學(xué)電力學(xué)院, 廣東省廣州市 510640)

0 引言

充足、有效的輔助服務(wù)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要條件，尤其在可再生能源比例不斷升高的情況下。調(diào)頻服務(wù)是輔助服務(wù)中最為重要的一種，其主要目的是維持電力功率的實(shí)時(shí)平衡。電力市場(chǎng)環(huán)境下，輔助服務(wù)的供給情況一方面與系統(tǒng)的電源、電網(wǎng)、負(fù)荷結(jié)構(gòu)等有關(guān)，另一方面，很大程度上取決于相關(guān)的市場(chǎng)機(jī)制。合理的調(diào)頻市場(chǎng)機(jī)制可以給予市場(chǎng)主體正確的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)，引導(dǎo)其在合適的時(shí)間提供合適數(shù)量的調(diào)頻服務(wù)。一個(gè)產(chǎn)品的市場(chǎng)機(jī)制包括兩個(gè)主要方面：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和定價(jià)機(jī)制的設(shè)計(jì)。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)主要考慮的問題是用哪種或哪些物理量來衡量提供的調(diào)頻服務(wù)的數(shù)量。定價(jià)機(jī)制的設(shè)計(jì)考慮的是對(duì)某種確定的產(chǎn)品，如何制定報(bào)價(jià)、出清及結(jié)算等規(guī)則。實(shí)際上，不同地區(qū)的調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的機(jī)制差別也主要在這兩個(gè)方面。

在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方面，早期的電力市場(chǎng)中主要考慮(調(diào)頻)備用容量，提供調(diào)頻服務(wù)的市場(chǎng)主體主要獲得容量補(bǔ)償收益[1-2]；近年來，隨著以蓄電池和飛輪機(jī)等儲(chǔ)能裝置為代表的快速響應(yīng)調(diào)頻資源(FRR)的引入，以及系統(tǒng)對(duì)快速調(diào)節(jié)需求的增加，美國(guó)能源監(jiān)管委員會(huì)(FERC)頒布755號(hào)法令[3-4]，美國(guó)許多州引入了基于實(shí)際調(diào)頻量和調(diào)頻效果的機(jī)制[5-14]，調(diào)頻服務(wù)的計(jì)量除了考慮提供的備用容量，還考慮調(diào)節(jié)里程和調(diào)節(jié)效果。新的調(diào)頻機(jī)制已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注。文獻(xiàn)[15-17]對(duì)這種新的機(jī)制進(jìn)行了介紹，并對(duì)市場(chǎng)主體在這種調(diào)頻市場(chǎng)下的相關(guān)策略進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)[18]對(duì)多個(gè)州的調(diào)頻市場(chǎng)機(jī)制進(jìn)行了比較，對(duì)調(diào)頻里程的測(cè)量方法、調(diào)頻效果的考核和補(bǔ)償機(jī)制進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹和對(duì)比分析。

產(chǎn)品的定價(jià)機(jī)制與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)直接相關(guān)。在單一容量的調(diào)頻服務(wù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)下，定價(jià)機(jī)制比較簡(jiǎn)單：調(diào)頻資源申報(bào)單一的容量?jī)r(jià)格，獲得的補(bǔ)償也僅有容量補(bǔ)償一項(xiàng)，其需要考慮的內(nèi)容包括與能量、旋轉(zhuǎn)備用、非旋轉(zhuǎn)備用等其他產(chǎn)品之間的關(guān)系(是否聯(lián)合出清)，以及出清的方式(按報(bào)價(jià)出清還是統(tǒng)一出清)等。在新的考慮調(diào)節(jié)里程和調(diào)節(jié)質(zhì)量的調(diào)頻市場(chǎng)設(shè)計(jì)下，定價(jià)機(jī)制更加復(fù)雜，需要考慮更多的方面，如市場(chǎng)組織時(shí)序、出清模型、機(jī)會(huì)成本的計(jì)算方法等。而在這些方面，美國(guó)不同州電力市場(chǎng)的做法各不相同。

目前，中國(guó)大多數(shù)地區(qū)的調(diào)頻服務(wù)是按照計(jì)劃體制下的輔助服務(wù)“兩個(gè)細(xì)則”來計(jì)量和補(bǔ)償，補(bǔ)償價(jià)格是根據(jù)行政方式核定的，并不是通過市場(chǎng)方式來確定[19-21]。在大多數(shù)地區(qū)，這個(gè)補(bǔ)償價(jià)格相對(duì)較低，無法激勵(lì)市場(chǎng)主體主動(dòng)提供調(diào)頻服務(wù)，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了一定的隱患,特別是在很多地區(qū)已經(jīng)進(jìn)行中長(zhǎng)期的電量交易的情況。也有一些地區(qū)已經(jīng)開始探討市場(chǎng)化的調(diào)頻市場(chǎng)機(jī)制，基本都是借鑒美國(guó)最新的調(diào)頻市場(chǎng)機(jī)制。

對(duì)任何產(chǎn)品市場(chǎng)的設(shè)計(jì)，定價(jià)機(jī)制的設(shè)計(jì)都是核心。定價(jià)機(jī)制不合理，可能起不到預(yù)想的結(jié)果，甚至產(chǎn)生反向的激勵(lì)。如上所述，美國(guó)不同州的調(diào)頻市場(chǎng)的定價(jià)機(jī)制有很大的區(qū)別。每種機(jī)制都有其合理的地方，也都有一定的適用性和局限性。

中國(guó)的電力市場(chǎng)建設(shè)必須借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)[22-24]，同時(shí)必須考慮中國(guó)的實(shí)際情況[25-27]，而對(duì)國(guó)外不同的市場(chǎng)機(jī)制進(jìn)行深入分析、討論顯得尤其重要。在基于調(diào)節(jié)里程和調(diào)節(jié)質(zhì)量的新調(diào)頻機(jī)制方面，有一些文獻(xiàn)對(duì)其產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、運(yùn)作的流程做了介紹，但缺少對(duì)其定價(jià)機(jī)制的深入分析和討論。本文在這方面進(jìn)行了探討，對(duì)美國(guó)調(diào)頻市場(chǎng)的定價(jià)機(jī)制進(jìn)行梳理、分類，分析不同方法的適用條件，并結(jié)合中國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)給出了一些建議。

1 美國(guó)調(diào)頻市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制的基本概念

美國(guó)賓夕法尼亞—新澤西—馬里蘭州聯(lián)合電力系統(tǒng)(PJM)、加利福尼亞州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(CAISO)和德克薩斯州電力可靠性委員會(huì)(ERCOT)都是美國(guó)典型的電力市場(chǎng)，其中PJM和CAISO的調(diào)頻市場(chǎng)發(fā)展較為成熟，但兩者在里程定價(jià)和機(jī)會(huì)成本計(jì)算方面存在較大差異，而ERCOT由于不受FERC監(jiān)管，尚沒有設(shè)置里程價(jià)格。本文主要對(duì)這3個(gè)市場(chǎng)中的調(diào)頻市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制進(jìn)行分析。

在具體分析各個(gè)市場(chǎng)的調(diào)頻定價(jià)機(jī)制以前，這里首先對(duì)相關(guān)的基本概念進(jìn)行介紹和分析。

為簡(jiǎn)化表述，本文中用“調(diào)頻資源”表示調(diào)頻市場(chǎng)提供調(diào)頻服務(wù)的市場(chǎng)主體,包括傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組、新式電源(儲(chǔ)能裝置等)或者其代理商等。

1)交易標(biāo)的

交易標(biāo)的是指前面所述的調(diào)頻輔助服務(wù)中交易的產(chǎn)品。在美國(guó)電力市場(chǎng)改革的初期，調(diào)頻市場(chǎng)的交易標(biāo)的僅是指調(diào)頻容量，對(duì)“調(diào)頻量”缺少完整的概念，也沒有關(guān)于“調(diào)頻量”的交易標(biāo)的。在這種市場(chǎng)模式下，在實(shí)際調(diào)頻過程中所增加或減少的發(fā)電量都按照實(shí)時(shí)市場(chǎng)價(jià)格來結(jié)算，“調(diào)頻量”可簡(jiǎn)單認(rèn)為是實(shí)際出力水平與能量出力水平之差在時(shí)間上的積分。其中能量出力水平是指調(diào)頻資源在實(shí)時(shí)市場(chǎng)上中標(biāo)出力，如圖1中的虛線所示；實(shí)際出力曲線是指在能量出力水平上進(jìn)行上下調(diào)頻后的實(shí)際出力，如圖1中的紅色折線所示。

FERC在2011年發(fā)布了755號(hào)法令對(duì)調(diào)頻市場(chǎng)進(jìn)行改革，引入新的市場(chǎng)標(biāo)的“調(diào)頻里程”，調(diào)頻里程是指一段時(shí)間段內(nèi)調(diào)頻資源根據(jù)調(diào)頻指令上調(diào)或者下調(diào)出力的絕對(duì)值之和[3]，即圖2中所有雙箭頭虛線的長(zhǎng)度之和。改革后的“調(diào)頻量”可以認(rèn)為是在原來的基礎(chǔ)上增加了調(diào)頻里程這個(gè)產(chǎn)品(標(biāo)的物)。

圖1 調(diào)頻量Fig.1 Quantity of frequency regulation

圖2 調(diào)頻里程Fig.2 Frequency regulation mileage

此外，調(diào)頻市場(chǎng)標(biāo)的還可以細(xì)分為上調(diào)頻和下調(diào)頻兩種單向的調(diào)頻服務(wù)，兩種調(diào)頻服務(wù)分別出清，其市場(chǎng)價(jià)格各不相同。若不進(jìn)行細(xì)分，則調(diào)頻服務(wù)為雙向(bi-directional)的上下調(diào)頻服務(wù)。

2)調(diào)頻需求與責(zé)任

調(diào)頻需求一般是指整個(gè)電力系統(tǒng)的調(diào)頻容量需求，由獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(independent system operator,ISO)負(fù)責(zé)預(yù)測(cè)，主要是根據(jù)高峰負(fù)荷的百分比來設(shè)置，可以是固定的，也可以是變動(dòng)的，但必須滿足北美能源管理委員會(huì)(NERC)的規(guī)定。此外，部分ISO還引入了調(diào)頻里程需求，由ISO負(fù)責(zé)預(yù)測(cè)，主要是根據(jù)歷史的里程調(diào)用率來估算出里程需求量，用于調(diào)頻市場(chǎng)出清。

調(diào)頻責(zé)任是指提供或購(gòu)買調(diào)頻服務(wù)的責(zé)任，一般由電力用戶來承擔(dān)。市場(chǎng)總的調(diào)頻需求需要按一定方式分配給用戶，如根據(jù)負(fù)荷的大小按比例來分配。

3)市場(chǎng)組織形式

美國(guó)調(diào)頻市場(chǎng)的組織形式具體如下：ISO在運(yùn)行日(operating day)的前一天(簡(jiǎn)稱日前)預(yù)測(cè)和公布系統(tǒng)調(diào)頻需求，然后將調(diào)頻需求按一定規(guī)則分配給負(fù)荷用戶作為其調(diào)頻責(zé)任，負(fù)荷用戶一般是負(fù)荷服務(wù)商(load service entity,LSE)或合格服務(wù)商(qualified service entity,QSE)。負(fù)荷用戶可以利用自有的調(diào)頻資源或與第三方簽訂合同來獲取調(diào)頻資源，來履行自己的調(diào)頻責(zé)任；若仍然無法完全履行其調(diào)頻責(zé)任，則可以從調(diào)頻市場(chǎng)上購(gòu)買調(diào)頻服務(wù)。在調(diào)頻市場(chǎng)上，ISO確定需要從調(diào)頻市場(chǎng)購(gòu)買調(diào)頻服務(wù)的總需求量，然后供應(yīng)商報(bào)價(jià)，ISO按一定方式出清，得到市場(chǎng)出清價(jià)格，需要購(gòu)買調(diào)頻輔助服務(wù)的市場(chǎng)主體付費(fèi)，中標(biāo)的調(diào)頻資源獲得補(bǔ)償。

4)里程價(jià)格與機(jī)會(huì)成本

755號(hào)法令要求調(diào)頻市場(chǎng)采用兩部制定價(jià)：一部分是考慮機(jī)會(huì)成本的容量?jī)r(jià)格(capacity price)，另外一部分是基于調(diào)頻效果的里程價(jià)格(performance price)。調(diào)頻效果主要是與供應(yīng)商的調(diào)頻性能和質(zhì)量有關(guān)，F(xiàn)ERC要求設(shè)置調(diào)頻性能指標(biāo)等參數(shù)對(duì)其進(jìn)行考核。機(jī)會(huì)成本主要是指調(diào)頻資源由于提供調(diào)頻而不能完全參與能量市場(chǎng)而導(dǎo)致的損失。

2 PJM調(diào)頻市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制

PJM調(diào)頻市場(chǎng)發(fā)展較為成熟，其調(diào)頻里程定價(jià)機(jī)制和機(jī)會(huì)成本計(jì)算方法設(shè)計(jì)巧妙，能夠有效地引入儲(chǔ)能裝置參與調(diào)頻市場(chǎng)。下面系統(tǒng)地介紹PJM調(diào)頻市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制。

2.1 調(diào)頻產(chǎn)品的需求和信號(hào)

PJM采用雙向的調(diào)頻服務(wù)。每小時(shí)的調(diào)頻需求分為峰時(shí)需求(05:00—24:00)和谷時(shí)需求(00:00—05:00)，PJM負(fù)責(zé)預(yù)測(cè)下一運(yùn)行日的負(fù)荷曲線，分別取峰荷和谷荷的0.7%作為這兩個(gè)時(shí)段的調(diào)頻需求。

PJM設(shè)置了兩種調(diào)頻信號(hào)：響應(yīng)較慢的傳統(tǒng)調(diào)頻信號(hào)(A信號(hào))和快速響應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)頻信號(hào)(D信號(hào))，調(diào)頻資源可以根據(jù)其調(diào)頻資源的性能和商業(yè)策略選擇響應(yīng)不同類型的性能。選擇響應(yīng)A信號(hào)的調(diào)頻資源簡(jiǎn)稱為A信號(hào)資源，選擇響應(yīng)D信號(hào)的調(diào)頻資源簡(jiǎn)稱為D信號(hào)資源。

2.2 日前報(bào)價(jià)

在日前市場(chǎng)上，參與調(diào)頻服務(wù)的資源進(jìn)行報(bào)價(jià)，具體包括3個(gè)部分：容量報(bào)價(jià)、里程報(bào)價(jià)和愿意提供的調(diào)頻容量。調(diào)頻資源的機(jī)會(huì)成本由ISO計(jì)算，要求調(diào)頻資源提供其運(yùn)行成本曲線。為體現(xiàn)調(diào)頻性能和調(diào)頻資源類型的區(qū)別，PJM對(duì)任一參與報(bào)價(jià)調(diào)頻資源i的容量報(bào)價(jià)和里程報(bào)價(jià)進(jìn)行調(diào)整，如式(1)和式(2)所示。

(1)

(2)

2.3 時(shí)前出清

(3)

PJM按照調(diào)頻資源的排序價(jià)格由低到高排序并出清，直到中標(biāo)的容量(實(shí)際可提供容量)滿足總的調(diào)頻容量需求，如式(4)所示。

(4)

式中：Rc為運(yùn)行日某1 h的調(diào)頻市場(chǎng)需購(gòu)買的調(diào)頻容量；cq,i為報(bào)價(jià)資源i的中標(biāo)容量;I為所有參與調(diào)頻報(bào)價(jià)的資源。

市場(chǎng)出清完成，同時(shí)確定調(diào)頻機(jī)組組合，即確定各調(diào)頻資源調(diào)頻容量的中標(biāo)量。表1所示為簡(jiǎn)單出清算例，假設(shè)某1 h的調(diào)頻容量需求為56 MW，按照排序價(jià)格由低到高排序。

根據(jù)式(4)進(jìn)行出清，可得資源4為邊際出清資源，確定調(diào)頻市場(chǎng)的容量中標(biāo)量。

2.4 實(shí)時(shí)出清

進(jìn)入實(shí)時(shí)調(diào)度以后，每個(gè)調(diào)度小時(shí)分為12個(gè)調(diào)度時(shí)段，每個(gè)調(diào)度時(shí)段為5 min。每5 min都會(huì)進(jìn)行一次能量出清，并確定該調(diào)度時(shí)段的LMP，PJM根據(jù)每5 min的LMP重新計(jì)算已中標(biāo)調(diào)頻資源的機(jī)會(huì)成本(該機(jī)會(huì)成本與時(shí)前市場(chǎng)的計(jì)算方法相同，在2.6節(jié)詳細(xì)說明)，在容量報(bào)價(jià)和里程報(bào)價(jià)不變的基礎(chǔ)上，機(jī)會(huì)成本改為實(shí)時(shí)出清的機(jī)會(huì)成本，里程調(diào)用率由歷史值改為實(shí)際值，從而得到新的排序價(jià)格。在每個(gè)調(diào)度時(shí)段內(nèi)，PJM根據(jù)新的排序價(jià)格實(shí)時(shí)出清：排序價(jià)格的邊際為調(diào)頻市場(chǎng)出清價(jià)格ps,5，被調(diào)資源的邊際里程報(bào)價(jià)即為里程價(jià)格pm,5，調(diào)頻市場(chǎng)出清價(jià)格減去里程價(jià)格得到容量?jī)r(jià)格pc,5，如式(5)所示。

pc,5=ps,5-pm,5

(5)

表2使用簡(jiǎn)單算例說明如何確定每個(gè)調(diào)度時(shí)段的里程價(jià)格和容量?jī)r(jià)格。

表1 時(shí)前出清算例Table 1 Example for hour-ahead clearing

表2 實(shí)時(shí)市場(chǎng)出清算例Table 2 Example for real-time market clearing

調(diào)頻報(bào)價(jià)和調(diào)頻需求不變，PJM重新計(jì)算調(diào)頻資源的機(jī)會(huì)成本(算例數(shù)據(jù)為假設(shè)值)，排序價(jià)格的邊際是資源4的總報(bào)價(jià)，即ps,5=13.47美元/MW，里程報(bào)價(jià)的邊際是資源3的報(bào)價(jià)，即該調(diào)度時(shí)段的里程價(jià)格pm,5=7.98美元/MW，容量?jī)r(jià)格pc,5=(13.47-7.98)美元/MW=5.49美元/MW。

PJM對(duì)每隔5 min都進(jìn)行同樣的市場(chǎng)出清，從而得到12個(gè)調(diào)度時(shí)段的容量?jī)r(jià)格和里程價(jià)格，然后分別求12個(gè)時(shí)段的算術(shù)平均值，得到該小時(shí)的容量?jī)r(jià)格pc和里程價(jià)格pm，用于市場(chǎng)結(jié)算。

市場(chǎng)出清過程如圖3所示。

2.5 市場(chǎng)結(jié)算

PJM調(diào)頻市場(chǎng)采用兩部制結(jié)算機(jī)制，即調(diào)頻資源可以獲得容量收益rc和里程收益rm，對(duì)任一調(diào)頻資源i，其具體結(jié)算過程如式(6)和式(7)所示。

rc,i=cc,isa,ipc

(6)

rm,i=cc,isa,iar,ipm

(7)

式中：cc,i為該調(diào)頻資源的中標(biāo)容量；sa,i為該調(diào)頻資源的實(shí)際性能指標(biāo)；ar,i為該調(diào)頻資源的實(shí)際里程調(diào)用率。

圖3 PJM調(diào)頻市場(chǎng)出清過程Fig.3 Clearing process of frequency regulation market in PJM

2.6 機(jī)會(huì)成本計(jì)算

1)基本定義

PJM對(duì)調(diào)頻機(jī)會(huì)成本的定義為：調(diào)頻資源由于提供調(diào)頻而不能完全參與能量市場(chǎng)而導(dǎo)致的損失。機(jī)會(huì)成本分為3個(gè)部分：①在進(jìn)入調(diào)頻時(shí)段前(shoulder hour before)，因調(diào)整出力而損失的收益；②在調(diào)頻時(shí)段內(nèi)(regulation hour)，因提供了調(diào)頻服務(wù)而不能進(jìn)行能量供應(yīng)而損失的收益；③在退出調(diào)頻時(shí)段后(shoulder hour after)，調(diào)整出力而損失的收益；分別記為Clo,shb，Clo,rh，Clo,sha，如圖4所示。

圖4 調(diào)頻機(jī)會(huì)成本Fig.4 Lost opportunity cost of frequency regulation

2)計(jì)算方法

PJM為既參與調(diào)頻輔助服務(wù)又同時(shí)提供電能量的機(jī)組提供機(jī)會(huì)成本補(bǔ)償。參與現(xiàn)貨市場(chǎng)報(bào)價(jià)的容量資源，稱為池調(diào)度資源(pool-scheduled resources)，不參與現(xiàn)貨市場(chǎng)報(bào)價(jià)的容量資源稱為自調(diào)度資源(self-scheduled resources)，池調(diào)度資源的機(jī)會(huì)成本由PJM進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算，自調(diào)度機(jī)組的機(jī)會(huì)成本為0。不申報(bào)機(jī)組運(yùn)行成本曲線的機(jī)組的機(jī)會(huì)成本也為0。

理論上，機(jī)會(huì)成本是調(diào)頻資源參與能量市場(chǎng)的單位利潤(rùn)乘以損失發(fā)電容量在時(shí)間上的積分值，如式(8)所示。

Ci=

(8)

式中：t0為收到調(diào)頻指令后，開始調(diào)整出力到調(diào)頻出力水平的時(shí)刻；t1為完成調(diào)頻指令后，恢復(fù)到正常出力水平的時(shí)刻；pi(t)為在時(shí)刻t下，調(diào)頻資源i所在節(jié)點(diǎn)的LMP；glmp,i(t)為資源i在時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的LMP情況下，假設(shè)不參與調(diào)頻市場(chǎng)，僅參與能量市場(chǎng)的可中標(biāo)出力水平；gr,i(t)為資源i在時(shí)刻t的實(shí)際出力水平；e(gr,i(t))i為資源i在時(shí)刻t實(shí)際出力水平情況下的運(yùn)行成本值；Ci為資源i參與調(diào)頻的機(jī)會(huì)成本。

由于參與調(diào)頻的容量一般都比較小，其成本變化值不大，可忽略不變。因此，PJM對(duì)機(jī)會(huì)成本的計(jì)算方法進(jìn)行簡(jiǎn)化，忽略成本的變化，直接由能量市場(chǎng)的最大單位利潤(rùn)乘以經(jīng)濟(jì)出力與調(diào)頻容量出力調(diào)整量差值再乘以調(diào)頻時(shí)間。具體如下。

在時(shí)前市場(chǎng)上，任一參與調(diào)頻市場(chǎng)的池調(diào)度機(jī)組i的機(jī)會(huì)成本計(jì)算方法如下：

Clo,shb,i=|pshb,i-eshb,i||glmp,shb-gr,i|tshb,i

(9)

Clo,rh,i=|prh,i-erh,i||glmp,rh-gr,i|

(10)

式中：pshb,i為預(yù)測(cè)的運(yùn)行小時(shí)前1 h的LMP；prh,i為預(yù)測(cè)的運(yùn)行小時(shí)的LMP；eshb,i為在運(yùn)行小時(shí)的前1 h內(nèi)，因?yàn)樘峁┱{(diào)頻服務(wù)而需要調(diào)整到調(diào)頻出力水平，機(jī)組在該出力水平下的運(yùn)行成本；erh,i為在運(yùn)行小時(shí)內(nèi)，因?yàn)樘峁┱{(diào)頻服務(wù)而需要調(diào)整到調(diào)頻出力水平，在這水平下的機(jī)組邊際成本；glmp,shb和glmp,rh分別為在運(yùn)行小時(shí)前1 h和運(yùn)行小時(shí)內(nèi)，假設(shè)機(jī)組僅參與能量市場(chǎng)報(bào)價(jià)，根據(jù)預(yù)測(cè)的LMP計(jì)算出的可中標(biāo)出力水平；gr,i為調(diào)頻出力水平；tshb,i為在運(yùn)行小時(shí)前1 h內(nèi)，機(jī)組i從可中標(biāo)出力水平調(diào)整到調(diào)頻出力水平所需的時(shí)間。

在實(shí)時(shí)調(diào)度中，機(jī)會(huì)成本的計(jì)算方法是一樣的，區(qū)別在于僅考慮Clo,rh，不考慮Clo,shb，并且用實(shí)際出清的每5 min的LMP代替預(yù)測(cè)的LMP。

3)調(diào)用規(guī)則

在時(shí)前預(yù)出清時(shí)，PJM需要確定哪些調(diào)頻資源可以中標(biāo)，從而滿足下一運(yùn)行小時(shí)的調(diào)頻需求。PJM在計(jì)算調(diào)頻資源的機(jī)會(huì)成本后，將Clo,shb和Clo,rh納入初始報(bào)價(jià)中，進(jìn)行出清。

在實(shí)時(shí)出清時(shí)，只有Clo,rh納入市場(chǎng)初始報(bào)價(jià)中進(jìn)行出清和定價(jià)。

在實(shí)時(shí)出清結(jié)束以后，PJM會(huì)根據(jù)實(shí)際調(diào)度結(jié)果重新計(jì)算每個(gè)調(diào)頻資源的Clo,shb和Clo,sha，并對(duì)沒有完全補(bǔ)償機(jī)會(huì)成本的調(diào)頻資源進(jìn)行補(bǔ)償。PJM對(duì)調(diào)頻資源進(jìn)行事后結(jié)算，取以下兩者的最大值作為補(bǔ)償值：①按容量報(bào)價(jià)和里程報(bào)價(jià)計(jì)算的收益+Clo,rh+重新計(jì)算的Clo,shb和Clo,sha；②按調(diào)頻市場(chǎng)出清價(jià)格計(jì)算的收益。

2.7 收益因子計(jì)算方法

收益因子在時(shí)前出清和實(shí)時(shí)出清都會(huì)重新計(jì)算，對(duì)于任一D信號(hào)資源i的收益因子的計(jì)算方法如下。

1)計(jì)算i的可用調(diào)頻容量cr,i，如式(11)所示。

(11)

2)計(jì)算初始排序報(bào)價(jià)，計(jì)算方法與2.3節(jié)的報(bào)價(jià)資源排序方法類似，不同的是將原來的收益因子取為1。

3)根據(jù)初始排序報(bào)價(jià)由小到大排序，并將對(duì)應(yīng)的cr,i疊加，制作收益因子圖，如圖5所示。

4)根據(jù)收益因子曲線圖計(jì)算每個(gè)D信號(hào)資源的收益因子。

收益因子在1～2.9范圍內(nèi)的D信號(hào)資源更容易中標(biāo)，而在0～1范圍內(nèi)的則較難中標(biāo)。

圖5 收益因子曲線 Fig.5 Curve of benefit factor

3 CAISO調(diào)頻市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制

CAISO在日前市場(chǎng)通過聯(lián)合優(yōu)化來對(duì)調(diào)頻容量和里程進(jìn)行定價(jià)。與其他ISO不同的是，CAISO會(huì)在日前計(jì)算出一個(gè)估計(jì)的里程需求，根據(jù)該里程需求得到里程價(jià)格。在實(shí)時(shí)市場(chǎng)上，不再進(jìn)行調(diào)頻市場(chǎng)出清。

3.1 調(diào)頻產(chǎn)品與需求

CAISO對(duì)容量需求的計(jì)算方法與PJM類似，根據(jù)峰荷來設(shè)置一個(gè)比例，得到調(diào)頻容量需求。與PJM不同的是，CAISO采用單向的調(diào)頻服務(wù)，其產(chǎn)品分為上調(diào)頻和下調(diào)頻，分別計(jì)算調(diào)頻容量需求和里程需求。

CAISO為了確保調(diào)頻資源的充足，在日前市場(chǎng)計(jì)算得到里程需求，并引入系統(tǒng)調(diào)頻里程系數(shù)kr和機(jī)組調(diào)頻里程系數(shù)ki，分別指系統(tǒng)和某機(jī)組的單位調(diào)頻容量可能會(huì)被調(diào)度的里程量與調(diào)頻容量之比。CAISO會(huì)使用上一周7 d的歷史調(diào)度數(shù)據(jù)來計(jì)算，算例如表3所示。

表3 調(diào)頻里程系數(shù)算例Table 3 Example for frequency regulation mileage multiplier

如表3所示，系統(tǒng)的調(diào)頻里程系數(shù)是9 300/2 575≈3.61，同理可計(jì)算出資源A，B，C的調(diào)頻里程系數(shù)分別為3 250/740≈4.39，2 750/720≈3.82，3 300/1 115≈2.96。

3.2 日前市場(chǎng)聯(lián)合優(yōu)化

CAISO在日前市場(chǎng)對(duì)能量、備用、調(diào)頻資源進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，其出清模型可用式(12)—式(18)來表示。

(12)

(13)

(14)

(15)

kicc,i-mc,i≥0

(16)

-cc,i+mc,i≥0

(17)

(18)

式中：i為參與調(diào)頻市場(chǎng)報(bào)價(jià)的機(jī)組，I為其集合；j為參與旋轉(zhuǎn)備用市場(chǎng)報(bào)價(jià)的機(jī)組，J為其集合；mc,i為機(jī)組i調(diào)頻里程中標(biāo)量；csr,i為機(jī)組i的旋轉(zhuǎn)備用中標(biāo)量；Rr,c和Rsr,c分別為系統(tǒng)的調(diào)頻總需求和旋轉(zhuǎn)備用總需求；Rr,m,t-1為上一周的里程需求；ee和eas分別為購(gòu)買能量和其他輔助服務(wù)的費(fèi)用，這里對(duì)其簡(jiǎn)化表述。

加上其他約束條件可進(jìn)行聯(lián)合出清，得到調(diào)頻容量的市場(chǎng)出清價(jià)格；由式(15)—式(18)所示約束可以得到調(diào)頻里程的市場(chǎng)出清價(jià)格。

3.3 機(jī)會(huì)成本計(jì)算方法

PJM對(duì)機(jī)組的機(jī)會(huì)成本進(jìn)行核定，而CAISO則允許機(jī)組在容量報(bào)價(jià)時(shí)一起申報(bào)機(jī)會(huì)成本，納入容量報(bào)價(jià)中，按市場(chǎng)邊際價(jià)格給予補(bǔ)償。

3.4 市場(chǎng)結(jié)算

CAISO調(diào)頻市場(chǎng)采用兩部制結(jié)算機(jī)制，即調(diào)頻資源可以獲得容量收益rc和里程收益rm，對(duì)任一調(diào)頻資源i，其具體結(jié)算過程如式(19)和式(20)所示。

rc,i=cc,ipc

(19)

rm,i=mr,isa,ipm

(20)

式中：mr,i為該調(diào)頻資源的實(shí)際里程值。

4 ERCOT調(diào)頻市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制

ERCOT的調(diào)頻市場(chǎng)與PJM和CAISO不同，沒有對(duì)調(diào)頻里程進(jìn)行定價(jià)和補(bǔ)償，在日前市場(chǎng)上能量和輔助服務(wù)進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化出清，只有單一的容量?jī)r(jià)格。在實(shí)時(shí)調(diào)度時(shí)，按電廠的實(shí)際出力結(jié)算，不考慮輔助服務(wù)引起的里程量。

4.1 調(diào)頻產(chǎn)品與需求

ERCOT設(shè)計(jì)了上調(diào)頻和下調(diào)頻兩類服務(wù)。ERCOT的調(diào)頻容量需求每小時(shí)都不一樣，具體根據(jù)其電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行計(jì)算。與PJM和CAISO不同的是，ERCOT會(huì)將調(diào)頻需求量作為調(diào)頻責(zé)任分?jǐn)偨o作為市場(chǎng)主體的合格的發(fā)電和負(fù)荷代理商(QSE)，分配的方法是郵票法，根據(jù)QSE代理的負(fù)荷峰值來分配，QSE需要滿足自己的調(diào)頻責(zé)任。ERCOT組建了調(diào)頻輔助服務(wù)的集中式市場(chǎng)和二級(jí)市場(chǎng)。集中式市場(chǎng)是ERCOT組織的單一買方市場(chǎng)，由ERCOT統(tǒng)一購(gòu)買調(diào)頻容量，并將其成本分?jǐn)偨o調(diào)頻容量不足的QSE；二級(jí)市場(chǎng)在集中式市場(chǎng)出清之前，QSE可自由交易其調(diào)頻容量資源。QSE可使用自己的調(diào)頻資源來滿足其調(diào)頻責(zé)任，若自己的調(diào)頻資源不夠則可在集中式市場(chǎng)或二級(jí)市場(chǎng)上購(gòu)買；若有多余的調(diào)頻容量資源，也可以在兩個(gè)市場(chǎng)上出售，提供調(diào)頻輔助服務(wù)。

4.2 機(jī)會(huì)成本

ERCOT沒有對(duì)機(jī)組的機(jī)會(huì)成本進(jìn)行核定，也沒有在申報(bào)的時(shí)候增設(shè)獨(dú)立的機(jī)會(huì)成本報(bào)價(jià)，但允許機(jī)組在調(diào)頻容量報(bào)價(jià)中包含機(jī)會(huì)成本。本質(zhì)上，ERCOT的做法與CAISO的做法是相同的，即將機(jī)會(huì)成本納入容量報(bào)價(jià)中，由市場(chǎng)主體自行申報(bào)。

對(duì)于ERCOT這種沒有考慮調(diào)頻里程的調(diào)頻市場(chǎng)模式，其上調(diào)頻和下調(diào)頻服務(wù)的機(jī)會(huì)成本可能存在較大的區(qū)別。不難發(fā)現(xiàn)，在能量出力水平上方進(jìn)行調(diào)頻可以獲得更多的能量費(fèi)，如圖1所示的情況；而能量出力水平下方進(jìn)行調(diào)頻則會(huì)減少能量費(fèi)的收入，如圖6所示的情況。采用單向的調(diào)頻服務(wù)則可以一定程度地減少機(jī)會(huì)成本的問題。

5 美國(guó)電力市場(chǎng)調(diào)頻定價(jià)機(jī)制的總結(jié)及對(duì)中國(guó)的啟示

5.1 美國(guó)調(diào)頻市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制總結(jié)

美國(guó)調(diào)頻市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制的不同，主要體現(xiàn)在市場(chǎng)標(biāo)的、里程定價(jià)、市場(chǎng)時(shí)序、機(jī)會(huì)成本計(jì)算方法等方面，具體如下。

圖6 下調(diào)頻較多情況下的調(diào)頻量Fig.6 Quantity of frequency regulation in the situation with more down frequency regulation

1)交易標(biāo)的

交易標(biāo)的的區(qū)別主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：是否考慮調(diào)頻里程，以及是否區(qū)分上下調(diào)頻市場(chǎng)。對(duì)于沒有考慮里程定價(jià)的市場(chǎng)，僅有容量?jī)r(jià)格，其定價(jià)機(jī)制一般是以邊際報(bào)價(jià)作為調(diào)頻容量的出清價(jià)格，上下調(diào)頻出力以實(shí)時(shí)能量?jī)r(jià)格來結(jié)算，這樣會(huì)導(dǎo)致提供調(diào)頻里程量無法得到合理的補(bǔ)償。對(duì)于不區(qū)分上下調(diào)頻的情況，同一調(diào)頻資源可以在一定范圍內(nèi)上下調(diào)頻，有利于提高調(diào)頻資源的利用率，但只有單一的調(diào)頻容量需求和單一的調(diào)頻價(jià)格，無法有效區(qū)分上調(diào)頻和下調(diào)頻的容量成本。對(duì)于區(qū)分上下調(diào)頻的情況，則有利于上下調(diào)頻的報(bào)價(jià)，市場(chǎng)價(jià)格能夠給予合理的機(jī)會(huì)成本補(bǔ)償。當(dāng)系統(tǒng)各機(jī)組的上下調(diào)頻的成本差別不大時(shí)，可以選擇采用不區(qū)分上下調(diào)頻；反之，則應(yīng)該區(qū)分上下調(diào)頻。

2)里程定價(jià)

對(duì)于考慮里程定價(jià)的市場(chǎng)，主要有兩種定價(jià)方式。一種是以PJM為代表的統(tǒng)一定價(jià)方式：以調(diào)整后的容量報(bào)價(jià)和里程報(bào)價(jià)之和作為排序依據(jù)；為了使里程報(bào)價(jià)和容量報(bào)價(jià)的單位一致，PJM設(shè)置了里程調(diào)用率來進(jìn)行調(diào)整，該參數(shù)是同一類信號(hào)資源的里程調(diào)用率，不是單個(gè)報(bào)價(jià)資源的，即平等對(duì)同一類信號(hào)的全部資源，不考慮單個(gè)資源的里程調(diào)用率；然后以所有中標(biāo)資源中的調(diào)頻報(bào)價(jià)的最大值作為里程出清價(jià)格，該里程出清價(jià)格是指單位調(diào)頻容量所能提供里程量的價(jià)格，而不是單位里程的價(jià)格,結(jié)算時(shí)不考慮單個(gè)資源的調(diào)頻里程量。這種定價(jià)方式是將里程折算成容量來定價(jià)，由于其里程調(diào)用率主要只是區(qū)分兩種不同的調(diào)頻信號(hào)(A和D信號(hào))的調(diào)頻量的差別，在同一種調(diào)頻信號(hào)內(nèi)各調(diào)頻資源沒有區(qū)分度。另外一種是以CAISO為代表的分別定價(jià)方式：分別計(jì)算調(diào)頻容量需求和調(diào)頻里程需求；以容量報(bào)價(jià)和里程報(bào)價(jià)作為排序依據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)調(diào)頻里程系數(shù)來確定里程中標(biāo)量，按邊際出清，分別確定容量?jī)r(jià)格和里程價(jià)格；該里程價(jià)格是指單位里程的價(jià)格，在結(jié)算時(shí)，按照各個(gè)調(diào)頻資源的實(shí)際里程來結(jié)算。本質(zhì)上，這兩種方式是一致的，其初始的里程報(bào)價(jià)都是指單位里程的價(jià)格，在定價(jià)時(shí)都考慮了歷史的里程調(diào)用率，但不同的是里程調(diào)用率的計(jì)算方法和使用途徑。PJM的里程調(diào)用率只區(qū)分兩種不同的調(diào)頻信號(hào)(A信號(hào)和D信號(hào))，在同一種調(diào)頻信號(hào)內(nèi)不區(qū)分各調(diào)頻資源的里程量；而且將里程價(jià)折算成容量?jī)r(jià)，按照容量的需求進(jìn)行出清。CAISO則是考慮了每個(gè)調(diào)頻資源和系統(tǒng)的里程調(diào)用率，按照系統(tǒng)的里程需求來出清。因此，選擇哪種定價(jià)方式，關(guān)鍵在于各調(diào)頻資源的里程調(diào)用率的差別大小，若只有快速調(diào)頻和慢速調(diào)頻的區(qū)別，可選擇PJM的方式；若各調(diào)頻資源的差別都很大，則可以采用CAISO的方式。

3)市場(chǎng)時(shí)序

市場(chǎng)組織時(shí)序主要是指報(bào)價(jià)、中標(biāo)(確定市場(chǎng)中標(biāo)量)和定價(jià)(確定市場(chǎng)價(jià)格)的時(shí)間安排，這里的中標(biāo)量主要是針對(duì)調(diào)頻容量的中標(biāo)，調(diào)頻里程的中標(biāo)量是機(jī)組根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)情況共同調(diào)整出力來確定，調(diào)用機(jī)制與其里程報(bào)價(jià)沒有直接關(guān)系。其中，報(bào)價(jià)一般是在中標(biāo)和定價(jià)之前；而中標(biāo)在定價(jià)之前，或者中標(biāo)定價(jià)同時(shí)完成。理論上，報(bào)價(jià)、中標(biāo)和定價(jià)的時(shí)間越靠近實(shí)時(shí)調(diào)度，其價(jià)格越能反映實(shí)時(shí)的供需情況，但是由于電力功率實(shí)時(shí)平衡、提前安排機(jī)組組合等物理特性的限制，在實(shí)時(shí)報(bào)價(jià)并出清容易產(chǎn)生較大的市場(chǎng)力，因此在美國(guó)調(diào)頻市場(chǎng)中，報(bào)價(jià)基本都是在日前完成。美國(guó)調(diào)頻市場(chǎng)組織時(shí)序主要的不同在于中標(biāo)和定價(jià)的時(shí)序安排，可分為時(shí)前中標(biāo)實(shí)時(shí)定價(jià)(PJM)、日前中標(biāo)和定價(jià)兩種形式(CAISO和ERCOT)。對(duì)于PJM，在日前市場(chǎng)上ISO聯(lián)合優(yōu)化出清能量、備用、調(diào)頻，但對(duì)調(diào)頻不進(jìn)行結(jié)算，在時(shí)前再重新聯(lián)合優(yōu)化出清，確定調(diào)頻資源的機(jī)組組合和中標(biāo)調(diào)頻容量，在進(jìn)入運(yùn)行小時(shí)以前，機(jī)組必須按照指令將其出力水平調(diào)整到調(diào)頻出力水平，即在時(shí)前完成了調(diào)頻市場(chǎng)中標(biāo)；在進(jìn)入運(yùn)行小時(shí)以后，ISO聯(lián)合優(yōu)化出清能量、備用和調(diào)頻，確定實(shí)時(shí)市場(chǎng)LMP、調(diào)頻容量?jī)r(jià)格、調(diào)頻里程價(jià)格，完成了調(diào)頻市場(chǎng)定價(jià)。對(duì)于CAISO和ERCOT，ISO在日前出清調(diào)頻市場(chǎng)，同時(shí)確定其中標(biāo)量和市場(chǎng)價(jià)格。由于時(shí)前中標(biāo)實(shí)時(shí)定價(jià)方式所采用的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，尤其是對(duì)新能源相關(guān)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)，使得其市場(chǎng)價(jià)格更加能夠反映當(dāng)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)頻需求，適用于新能源接入比例較高的電力系統(tǒng)。

4)機(jī)會(huì)成本計(jì)算方式

機(jī)會(huì)成本計(jì)算方式主要分為兩類，一類是以PJM為代表的統(tǒng)一核算方式，一類是以CAISO為代表的市場(chǎng)主體自行申報(bào)的方式。理論上，這兩種方式都可以反映調(diào)頻資源的機(jī)會(huì)成本，其區(qū)別在于計(jì)算機(jī)會(huì)成本的主體不一樣：統(tǒng)一核算方式下由一個(gè)集中的機(jī)構(gòu)統(tǒng)一核算，在市場(chǎng)出清中保證其機(jī)會(huì)成本的回收；自行申報(bào)方式下由市場(chǎng)主體根據(jù)自身的成本、交易情況及對(duì)整體市場(chǎng)的預(yù)測(cè)自行測(cè)算并反映到總的報(bào)價(jià)中，能否真正回收相關(guān)機(jī)會(huì)成本很大程度上取決于其對(duì)市場(chǎng)情況的預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。兩種方式?jīng)]有絕對(duì)的好壞之分，本質(zhì)是“集中式”和“分散式”市場(chǎng)機(jī)制的區(qū)別，市場(chǎng)中選擇哪種方式與整體市場(chǎng)的設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件有關(guān)。對(duì)于沒有能力預(yù)測(cè)或者控制其機(jī)會(huì)成本的調(diào)頻資源，統(tǒng)一核算方式能減少其機(jī)會(huì)成本不確定性的風(fēng)險(xiǎn)，提高市場(chǎng)的穩(wěn)定性。在機(jī)組啟停、出力均由市場(chǎng)主體自行決定的情況下，自行申報(bào)方式更加能夠反映各市場(chǎng)主體自己的意愿，其實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置的條件是市場(chǎng)信息透明、對(duì)稱，市場(chǎng)主體也有較強(qiáng)的市場(chǎng)意識(shí)和正確報(bào)價(jià)的能力。PJM電力市場(chǎng)中存在自調(diào)度和池調(diào)度兩類發(fā)電資源，自調(diào)度資源的出力水平完全是自己決定的，因此認(rèn)為其容量報(bào)價(jià)中已經(jīng)含了機(jī)會(huì)成本，PJM另外核定的調(diào)頻機(jī)會(huì)成本為0；但對(duì)于池調(diào)度的發(fā)電資源，其向PJM分別申報(bào)啟停成本、空載成本和微增成本，由PJM進(jìn)行調(diào)度并保證其成本的回收，市場(chǎng)主體對(duì)機(jī)組的出力很難控制，其機(jī)會(huì)成本也很難預(yù)測(cè)，因此采用統(tǒng)一核算機(jī)會(huì)成本的方式。

5.2 對(duì)中國(guó)電力市場(chǎng)改革的啟示

美國(guó)的調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)是在已建立能量市場(chǎng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，不斷改進(jìn)以提高市場(chǎng)效率，優(yōu)化資源配置。中國(guó)電力市場(chǎng)改革正處于發(fā)展初期，能量市場(chǎng)和調(diào)頻市場(chǎng)都尚在建設(shè)中，在借鑒美國(guó)電力市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，需要充分考慮國(guó)內(nèi)的電力市場(chǎng)現(xiàn)狀[25-27]。

中國(guó)現(xiàn)階段的年度和月度電量市場(chǎng)(簡(jiǎn)稱電量市場(chǎng))與國(guó)外能量市場(chǎng)的最大區(qū)別在于交易標(biāo)的。電量市場(chǎng)的交易標(biāo)的是年度或者月度的電量交易，市場(chǎng)結(jié)果沒有形成電力調(diào)度曲線；能量市場(chǎng)的交易標(biāo)的是各機(jī)組在運(yùn)行日內(nèi)各調(diào)度時(shí)段(小時(shí)或幾分鐘)的實(shí)際出力，形成電力調(diào)度曲線。由此可見，兩者在機(jī)組組合和實(shí)時(shí)調(diào)度的方式存在較大的區(qū)別。由于發(fā)電容量有限，調(diào)頻市場(chǎng)除了受能量市場(chǎng)的影響以外，還與備有市場(chǎng)、容量市場(chǎng)等密切相關(guān)，在設(shè)計(jì)調(diào)頻市場(chǎng)時(shí)，必須同時(shí)考慮不同的容量產(chǎn)品之間的相互影響。

“十三五”規(guī)劃明確規(guī)定啟動(dòng)輔助服務(wù)市場(chǎng)試點(diǎn)，輔助服務(wù)市場(chǎng)可能先于能量市場(chǎng)建立[27]，即先在電量市場(chǎng)基礎(chǔ)上建立調(diào)頻市場(chǎng)，然后逐步過渡到能量市場(chǎng)，可以將中國(guó)電力市場(chǎng)改革建設(shè)路徑劃分為3個(gè)階段：①過渡階段，電量市場(chǎng)+調(diào)頻市場(chǎng)；②初級(jí)階段，能量市場(chǎng)+調(diào)頻市場(chǎng)；③成熟階段，能量市場(chǎng)+備用市場(chǎng)+調(diào)頻市場(chǎng)+容量市場(chǎng)。下面結(jié)合美國(guó)電力市場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn),為中國(guó)提出不同階段下建立調(diào)頻市場(chǎng)的建議。

1)過渡階段

在電量市場(chǎng)上建立調(diào)頻市場(chǎng)，最大的特點(diǎn)是調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)、計(jì)劃電量和中長(zhǎng)期市場(chǎng)電量來統(tǒng)一安排各機(jī)組發(fā)電、備用和調(diào)頻的容量，調(diào)頻容量的價(jià)格難以發(fā)現(xiàn)，并且提供調(diào)頻服務(wù)幾乎不會(huì)影響機(jī)組在電量市場(chǎng)的收入，使得調(diào)頻的機(jī)會(huì)成本難以申報(bào)或計(jì)算。在該階段的調(diào)頻市場(chǎng)，調(diào)頻市場(chǎng)的交易標(biāo)的主要是調(diào)頻里程，采用單位調(diào)頻時(shí)段內(nèi)機(jī)組的爬坡容量作為其調(diào)頻容量，不需要考慮容量市場(chǎng)價(jià)格和機(jī)會(huì)成本，考慮到中國(guó)當(dāng)前的調(diào)度模式，可以選擇雙向的調(diào)頻產(chǎn)品。調(diào)頻資源主要是滿足考核要求的自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)機(jī)組，并且要求所有調(diào)頻主體必須報(bào)價(jià)。在里程定價(jià)方面，調(diào)頻資源可以申報(bào)單位里程的價(jià)格，采用歷史的里程調(diào)用率對(duì)初始報(bào)價(jià)進(jìn)行調(diào)整，使得其單位為元/MW，以滿足系統(tǒng)調(diào)頻容量需求進(jìn)行出清。在報(bào)價(jià)和結(jié)算機(jī)制中引入調(diào)頻性能指標(biāo)，對(duì)初始報(bào)價(jià)進(jìn)行調(diào)整，在結(jié)算時(shí)按照實(shí)際里程量來結(jié)算。在市場(chǎng)組織時(shí)序方面，可采用日前報(bào)價(jià)、時(shí)前中標(biāo)和定價(jià)的模式，以反映更準(zhǔn)確的調(diào)頻需求。為了避免用戶電價(jià)變化較大，調(diào)頻成本由所有的發(fā)電資源來承擔(dān)。

2)初級(jí)階段

在建立起電力現(xiàn)貨市場(chǎng)以后，調(diào)頻市場(chǎng)的交易標(biāo)的應(yīng)該增加調(diào)頻容量。在調(diào)頻資源方面，可逐漸引入FRR等資源。市場(chǎng)報(bào)價(jià)必須考慮調(diào)頻容量及其機(jī)會(huì)成本，機(jī)會(huì)成本的計(jì)算方式要考慮市場(chǎng)的整體設(shè)計(jì)理念和框架，以及市場(chǎng)的發(fā)展階段。相對(duì)來說，統(tǒng)一核算方式的計(jì)劃性更強(qiáng)，市場(chǎng)更容易控制，而市場(chǎng)主體自行申報(bào)方式對(duì)市場(chǎng)主體市場(chǎng)意識(shí)、信息發(fā)布等的要求更高。同時(shí)，設(shè)置不同的控制信號(hào)，以區(qū)分傳統(tǒng)調(diào)頻資源與FRR，對(duì)不同的調(diào)頻資源設(shè)置不同的報(bào)價(jià)調(diào)整機(jī)制與補(bǔ)償機(jī)制(收益因子)。調(diào)頻費(fèi)用可以逐漸由發(fā)電側(cè)承擔(dān)過渡到由所有的負(fù)荷用戶來承擔(dān)。

3)成熟階段

隨著電力市場(chǎng)的不斷發(fā)展，逐步建立備用輔助服務(wù)市場(chǎng)，在現(xiàn)貨市場(chǎng)上采用能量、備用、調(diào)頻聯(lián)合優(yōu)化的出清模型，為發(fā)電資源提供準(zhǔn)確的價(jià)格信號(hào)。同時(shí)，可建立不同類型發(fā)電容量的容量市場(chǎng)(如快速調(diào)節(jié)容量市場(chǎng)等)，為不同類型的發(fā)電容量提供不同的更為準(zhǔn)確的長(zhǎng)期投資經(jīng)濟(jì)信號(hào)；最終的成本分?jǐn)倯?yīng)該由不同類型的用戶來承擔(dān)，即按照“誰受益，誰承擔(dān)”的原則，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響較大的用戶，應(yīng)該繳納更多的輔助服務(wù)費(fèi)用，從發(fā)電側(cè)和負(fù)荷側(cè)共同提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。

6 結(jié)語

隨著可再生能源的不斷發(fā)展，調(diào)頻需求日益增大，為了更好地優(yōu)化配置不同的調(diào)頻資源，尤其是調(diào)節(jié)性能更好的新式電源技術(shù)(如儲(chǔ)能裝置)，合理的定價(jià)機(jī)制顯得尤為重要。為此，F(xiàn)ERC提出改進(jìn)調(diào)頻市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制，引入調(diào)頻里程價(jià)格、調(diào)頻性能指標(biāo)、機(jī)會(huì)成本。本文主要梳理了美國(guó)PJM，CAISO，ERCOT等電力市場(chǎng)的調(diào)頻市場(chǎng)的相關(guān)規(guī)則，分別從交易標(biāo)的、里程定價(jià)、市場(chǎng)組織時(shí)序、機(jī)會(huì)成本計(jì)算方法等主要環(huán)節(jié)進(jìn)行比較分析，并總結(jié)其適用條件。最后，結(jié)合中國(guó)當(dāng)前電力體制改革現(xiàn)狀，針對(duì)不同市場(chǎng)階段提出建設(shè)調(diào)頻市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制的具體可行的建議。

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