錢(qián)斌杰

(國(guó)家能源集團(tuán)泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州 225321)

1 調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)推出的背景

在電力生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)計(jì)劃模式時(shí)代，為保障電網(wǎng)安全運(yùn)行，適應(yīng)用戶用電需求的變化，保障電能的生產(chǎn)、輸送、使用，平衡不同地區(qū)的調(diào)峰資源，電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)推出了《統(tǒng)調(diào)發(fā)電機(jī)組輔助服務(wù)管理實(shí)施辦法》，簡(jiǎn)稱“二個(gè)細(xì)則”。電力調(diào)度機(jī)構(gòu)依據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行需要對(duì)管轄范圍內(nèi)的統(tǒng)調(diào)機(jī)組進(jìn)行輔助服務(wù)調(diào)用，并按照管理辦法對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償或考核。

隨著電力體制改革的推進(jìn)，建立“統(tǒng)一、開(kāi)放、競(jìng)爭(zhēng)、有序”的電力市場(chǎng)有利于實(shí)現(xiàn)更大范圍、更加科學(xué)的資源配置。伴隨著電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)，建立配套的輔助服務(wù)市場(chǎng)，發(fā)揮市場(chǎng)在資源優(yōu)化配置方面的決定性作用，調(diào)動(dòng)各類市場(chǎng)主體參與調(diào)頻輔助服務(wù)，將更加有利于綠色能源的開(kāi)發(fā)和高效利用，同時(shí)保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。江蘇省調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)在交易規(guī)則中明確交易主體為滿足準(zhǔn)入條件的具備自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)調(diào)節(jié)能力的各類統(tǒng)調(diào)發(fā)電機(jī)組以及充/放電功率10 MW以上、持續(xù)時(shí)間2 h以上的儲(chǔ)能電站均可以注冊(cè)成為調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)成員。

2 江蘇省調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的結(jié)算規(guī)則

調(diào)頻輔助服務(wù)是指電源在一次調(diào)頻以外，通過(guò)AGC功能在規(guī)定出力調(diào)整范圍內(nèi)跟蹤電力調(diào)度指令，按照一定調(diào)節(jié)速率實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)電出力，以滿足電力系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率的控制要求。

電力調(diào)度中心每周一發(fā)布一周內(nèi)單日全省調(diào)頻輔助服務(wù)需求，具備AGC功能的統(tǒng)調(diào)火電機(jī)組必須以機(jī)組為申報(bào)單元參與調(diào)頻輔助服務(wù)報(bào)價(jià)。日前預(yù)出清根據(jù)“七日綜合調(diào)頻性能指標(biāo)/調(diào)頻報(bào)價(jià)”由高到低進(jìn)行排序(同等條件調(diào)頻范圍大、申報(bào)時(shí)間早者優(yōu)先)，按照“按需調(diào)用、按序調(diào)用”原則預(yù)出清，直至中標(biāo)機(jī)組調(diào)頻容量總和滿足次日最大調(diào)頻需求量。日內(nèi)調(diào)用以單次調(diào)節(jié)里程為一個(gè)計(jì)費(fèi)周期，以被調(diào)用機(jī)6組的報(bào)價(jià)作為其調(diào)用價(jià)。

單次AGC指令的調(diào)頻性能指標(biāo)計(jì)算公式：

(1)

綜合調(diào)頻性能指標(biāo)的計(jì)算公式：

(2)

調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)調(diào)用補(bǔ)償費(fèi)用計(jì)算公式：

(3)

Di的計(jì)算公式：

Di=D+i-Kd×D-i

(4)

式中D+i——機(jī)組i的正向調(diào)頻里程；D-i——機(jī)組i的反向調(diào)頻里程；Kd——反調(diào)里程懲罰因子，其值一般定為1。

由式(4)可以看出，機(jī)組i的有效調(diào)頻里程由兩部分組成：D+i為機(jī)組i的正向調(diào)頻里程，是對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定有利的調(diào)整行為；D-i為機(jī)組i的反向調(diào)頻里程，是對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定不利的調(diào)整行為。由于機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性影響，在機(jī)組參與調(diào)頻過(guò)程中有可能產(chǎn)生過(guò)調(diào)、震蕩等不利于系統(tǒng)穩(wěn)定的反向調(diào)節(jié)。因此，最終的有效調(diào)頻里程為兩部分?jǐn)?shù)值之差。

電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)基本補(bǔ)償費(fèi)用計(jì)算公式：

(5)

(6)

(7)

3 調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)試運(yùn)行收益分析

現(xiàn)以某燃煤電廠參與調(diào)頻輔助服務(wù)的4臺(tái)機(jī)組試運(yùn)行情況作對(duì)比來(lái)分析調(diào)頻輔助服務(wù)的收益和差距。某燃煤火力發(fā)電廠，裝機(jī)4×1 000 MW，一期2×1 000 MW機(jī)組為哈爾濱汽輪機(jī)廠引進(jìn)東芝技術(shù)產(chǎn)品；二期2×1 000 MW機(jī)組為上海電氣集團(tuán)國(guó)內(nèi)首批二次再熱百萬(wàn)機(jī)組。一期機(jī)組30%～90%負(fù)荷鍋爐滑壓運(yùn)行，高壓調(diào)門(mén)節(jié)流，負(fù)荷響應(yīng)速率較快，二期機(jī)組30%～100%負(fù)荷鍋爐滑壓運(yùn)行，調(diào)門(mén)全開(kāi)，負(fù)荷響應(yīng)速率偏慢。此外，受到機(jī)組供熱方式、經(jīng)濟(jì)煤種摻燒等影響，各機(jī)組AGC調(diào)劑速率及精度有所差異。

2020年7月江蘇調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)開(kāi)始試結(jié)算運(yùn)行。該電廠四臺(tái)機(jī)組的調(diào)頻輔助服務(wù)收益統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 機(jī)組調(diào)頻輔助服務(wù)收益

各機(jī)組AGC性能參數(shù)與執(zhí)行情況如表2所示。

表2 機(jī)組性能參數(shù)與執(zhí)行情況

綜合調(diào)頻性能的指標(biāo)對(duì)比如表3所示。

表3 機(jī)組綜合調(diào)頻性能

由表3數(shù)據(jù)可知，3號(hào)機(jī)組AGC調(diào)節(jié)速率最高，但是AGC精度劣于4號(hào)機(jī)組，綜合調(diào)頻性能4號(hào)機(jī)組最優(yōu)。按照出清原則：日前預(yù)出清根據(jù)“七日綜合調(diào)頻性能指標(biāo)/調(diào)頻報(bào)價(jià)”(簡(jiǎn)稱綜合比)由高到低進(jìn)行排序。通過(guò)提高綜合調(diào)頻性能高的機(jī)組報(bào)價(jià)，可以有效提高該機(jī)組調(diào)頻輔助服務(wù)收益。調(diào)節(jié)性能較好的3號(hào)機(jī)組當(dāng)月調(diào)頻輔助服務(wù)報(bào)價(jià)約0.7元/ MW(4號(hào)機(jī)組未全月運(yùn)行)，調(diào)節(jié)性能較差的2號(hào)機(jī)組報(bào)價(jià)約0.5元/MW。當(dāng)月調(diào)頻輔助服務(wù)3號(hào)機(jī)組收益636 467.99元，占當(dāng)月總收益52.48%，2號(hào)機(jī)組收益58 416.18元，占當(dāng)月總收益4.82%。性能優(yōu)劣收入差距十分明顯。

機(jī)組AGC調(diào)節(jié)性能是輔助調(diào)頻報(bào)價(jià)的前提和基礎(chǔ)。調(diào)節(jié)性能優(yōu)秀可以適當(dāng)提高報(bào)價(jià)以獲取更高的收益，但還應(yīng)對(duì)市場(chǎng)出清機(jī)組的綜合比進(jìn)行分析和判斷，調(diào)頻需求以及其他參與調(diào)頻輔助服務(wù)的機(jī)組報(bào)價(jià)均會(huì)對(duì)最終出清結(jié)果產(chǎn)生影響。優(yōu)化機(jī)組AGC調(diào)節(jié)性能，合理報(bào)價(jià)才能確保機(jī)組中標(biāo)，提高機(jī)組調(diào)頻輔助服務(wù)收益。

4 影響調(diào)頻輔助服務(wù)收益的主要因素及提升措施

影響AGC投入率及調(diào)節(jié)品質(zhì)的因素較多，如制粉系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)等，燃料、給水、溫度、水煤比等子回路的調(diào)節(jié)品質(zhì)直接影響CCS調(diào)節(jié)品質(zhì)，CCS調(diào)節(jié)品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響AGC調(diào)節(jié)品質(zhì)。

當(dāng)電網(wǎng)頻率有偏差，發(fā)出AGC調(diào)節(jié)指令后，DEH收到指令迅速作用于汽輪機(jī)調(diào)門(mén)，開(kāi)大或關(guān)小汽機(jī)調(diào)門(mén)，機(jī)組獲得最快的變負(fù)荷響應(yīng)速率，保證電網(wǎng)頻率穩(wěn)定，同時(shí)DCS側(cè)CCS燃料、給水、水煤比、送風(fēng)等子回路迅速協(xié)調(diào)動(dòng)作，維持汽壓、汽溫等參數(shù)穩(wěn)定。如機(jī)組調(diào)門(mén)全開(kāi)滑壓運(yùn)行則需要鍋爐給水、燃料等子回路動(dòng)作，提高(或降低)燃燒負(fù)荷，主汽壓力變化后機(jī)組負(fù)荷才能產(chǎn)生變化，相應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一定的延時(shí)。

由于對(duì)機(jī)組自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)更高的要求，電廠側(cè)主要采取如下措施進(jìn)行完善和優(yōu)化以提高CCS調(diào)節(jié)品質(zhì)及AGC響應(yīng)速率。

(1)給水、燃料等子回路引入負(fù)荷指令的微分(BIR)作為前饋，適當(dāng)增加給煤、給水指令的超調(diào)量，提高鍋爐大慣性環(huán)節(jié)對(duì)負(fù)荷變化的響應(yīng)速率。

(2)參照設(shè)計(jì)并結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際摻燒煤種、汽輪機(jī)背壓修改鍋爐滑壓曲線、風(fēng)煤函數(shù)、鍋爐主控指令與燃料對(duì)應(yīng)函數(shù)、風(fēng)煤水交叉限制函數(shù)等，使各函數(shù)曲線更合理。

(3)修改一次風(fēng)壓力與給煤量對(duì)應(yīng)函數(shù)曲線，引入負(fù)荷指令的前饋，利用磨煤機(jī)內(nèi)的存粉量在負(fù)荷變化時(shí)快速響應(yīng)，改變進(jìn)入爐膛燃料量，提高燃料子回路的響應(yīng)速率。

(4)此外還有一些電廠通過(guò)短時(shí)間改變供熱量、回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽量等手段來(lái)提高機(jī)組的AGC快速響應(yīng)能力。

5 結(jié)語(yǔ)

按照“誰(shuí)付出，誰(shuí)受益”的原則建設(shè)調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)，有利于建立發(fā)電機(jī)組調(diào)頻資源調(diào)用的市場(chǎng)化機(jī)制。2020年6月10日國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布的《電力中長(zhǎng)期交易基本規(guī)則》中明確“市場(chǎng)用戶的用電價(jià)格由電能量交易價(jià)格、輸配電價(jià)格、輔助服務(wù)費(fèi)用、政府性基金及附加等構(gòu)成”。在當(dāng)前燃煤機(jī)組發(fā)電量占全社會(huì)用電量比例持續(xù)下降的形勢(shì)下，火電廠需要盡快適應(yīng)電力輔助服務(wù)市場(chǎng)化改革的需求，量化輔助服務(wù)成本，通過(guò)適應(yīng)性改造提高機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行可靠性、AGC調(diào)節(jié)性能指標(biāo)，創(chuàng)新盈利增長(zhǎng)點(diǎn)。