AGC机组参与电力市场辅助服务的探讨

　　摘要：电力系统频率调整是保证电力系统平安稳定运行的重要使命，也是电力市场中辅助服务的重要部门。AGC机组是调频服务的主要提供者。为解决AGC机组介入电力市场辅助服务面临的诸多问题，制定合理的调频市场划定规矩、形成有序竞争的调频市场并保障电力市场情况下系统频率调整的正常进行，作者提出了以下相关问题并进行了探讨：①分析AGC机组在电力市场中所面临的调剂和买卖问题；②在分析AGC机组的运行成本的根蒂根基上，探讨了对AGC机组的服务进行合理经济抵偿的法子和对AGC机组所提供的辅助服务的质和量进行评估等问题；③划分提出在无辅助服务市场的机制下，公允、合理地调剂AGC机组的原则和在有辅助服务市场机制下的几种AGC机组竞争模式；④为调频服务市场的建立和实施，提出了一些可行性建议。　　要害词：电力市场；辅助服务；AGC1引言　　自动发电控制（AGC）是EMS中重要的控制功能，随着各年夜电网和调剂中心EMS系统的引进和投运，自动发电控制（AGC）技术已成为现代电网不成缺少的频率调整和功率调整手段；同时，具有AGC功能的机组在现代电网中的比重也越来越年夜，成为辅助服务中调频[1]的主要提供者。　　从介入互联的各电网的角度来看，凭据其控制方式的分歧，需要发机电组装设AGC系统的方针可以分为：①负责全互联系统的频率调整；②对区域交换功率误差进行调整；③对本网负荷变化引发的联络线误差和频率变更同时进行调整。对于电网中的AGC机组，不管其控制方式若何，都相当于在提供调频服务。在传统的计划经济模式下，AGC机组所进行的频率调整只是出于确保电力系统运行稳定性的目的而遭到了足够的重视，但没有从经济的角度往斟酌。电网调剂中心凭据系统现实情况需要和机组的性能以行政饬令的方式分配功率/频率调整使命，发电公司的收进只与其发电量有关，与AGC机组提供的调频服务无关。随着电力运营体系体例改造的不竭深进和电力市场的逐渐形成，系统的频率调整将不再是简单的运行调剂问题，行政和经济隶属关系的变化、利益主体的多元化等身分都增加了频率调整问题的复杂性，假设这个问题没有解决好，将对系统运行的靠得住性和经济性造成重年夜的影响。今朝，电力市场情况下的调频服务问题获得了越来越多的关注，成为电力市场理论研究人员、市场划定规矩制定人员等正在研究的热门问题。文献[2]从实时电价理论动身，分析计议了运用电价杠杆直接控制系统频率的问题。文献[3]介绍了电力市场情况下的一种以价格为根蒂根基的AGC模拟器。文献[4]提出了一种在电力市场情况下，电网AGC辅助服务市场化的实现方式。在电力市场的实践进程中，蓬勃国家已接纳多种方式来保障电力市场中AGC的顺遂实施[5]，如建立与电能买卖市场并行的AGC竞价市场（如美国加州的电力市场）和将AGC与电能买卖统一斟酌等（如美国NewEngland的电力市场）。国内试点的发电侧电力市场中，也有一些试用的实践方式和手段，但因将问题过于简化，其合理性有待探讨。　　在电力市场情况下，原本的行政饬令的调剂手段势必逐渐被有法可依的经济手段所取代。本文在今朝国内外相关领域的理论研究和实践的根蒂根基上，以调频服务作为电力市场中的一种商品为动身点，斟酌了调频服务的主要提供者??AGC机组非凡的成本、效益和定价等身分，对AGC机组若何介入电力市场、若何公允合理地调剂AGC机组、若何合理地肯定AGC机组辅助服务经济抵偿法子、若何肯定AGC机组介入的竞价市场的模式和具体的竞价方式等问题进行了初步的探讨，提出了响应的解决法子和建议。2电力市场中AGC机组面临的买卖和调剂问题　　AGC机组作为一种非凡的机组将介入多种市场买卖，从商品类型分歧的角度来看，有电能市场和辅助服务市场；对于其介入的电能市场而言，又可以凭据买卖时间的分歧周期划分为远期市场、现货市场和实时市场。而对于其介入的辅助服务市场，不能简单地同等于电能市场中的划分，由于虽然频率调整是实时的，但提供调频服务的具体时段和量值均没法猜想。频率调整的这类非凡性使调频服务的买卖与电能买卖有所分歧，对于调频服务只能有质的划定和量的范围，所以应当提早进行这类辅助服务的许诺性买卖，即由电网和发电公司协商获得或由发电公司上报未来某段时期知足一定要求的调频服务的价格，电网凭据市场准进条件和市场竞争划定规矩选择机组，与发电公司签定许诺性合同，明确电网与发电公司各自的责任和义务和利益分配原则，固然，这类许诺性合同可以采用分歧的合同刻日。　　在厂网分隔的情况下，为了确保系统的平安稳定运行和电力市场的公允运营，连结调剂、买卖、电网的慎密耦合，由调剂部门运作实时市场和辅助服务市场是无可争议的。不管是买卖仍是调剂，均需强调针对发电公司侧的公允性原则和针对电网侧的优性原则。这里的公允性原则是指：对于提供同等服务的机组买卖、调剂、考核、付费的尺度不异；而优性原则是指：在知足系统要求的条件下电网资金消耗小。电网的经济方针就是在确保电网平安运行的条件下向发电公司支付的总购电费用低；假设电能和辅助服务分隔，则买卖方针划分是电能付费低和辅助服务的付费低；假设将辅助服务和电能绑缚在一起进行成套买卖，则方针为总付费低。由于AGC机组提供调频服务与仅提供电能两种运行方式之间既有联系又有矛盾，所以在斟酌电力市场的买卖和调剂问题时必需同时斟酌辅助服务市场和电能市场。将辅助服务市场和电能市场并行处置和将辅助服务市场与电能市场统一斟酌，其相对应的调剂方式凡是有两种，即顺序调剂和同时调剂[6]。顺序调剂方式是对市场中的商品肯定优先权顺序，并按其放置机组的发电，这类方式直观简单，可是由于优先权顺序的制约，它纷歧定能够获得优解，而且可能会引发总成本偏高，或由于发电公司从自身利益动身削减低优先权商品的供给而致使这类商品的缺少。同时调剂方式综合斟酌电能买卖和辅助服务买卖，进行协调优化，从而获得平安和经济的方案，固然这类方式在建立模子和求解方式上都较复杂，凡是可以采用将某项优化方针弱化为约束条件的法子下降问题的复杂水平。　　在发电侧电力市场较完善的情况下，针对换频服务而言，到达优的经济方针并实现公允、合理调剂的好方式将是一种以价格竞争为主要手段，将持久、短时间合同和竞价相连系的综合模式。但就今朝国内年夜部门电网的现实情况而言，建立由发电公司自立上报AGC机组的价格、机组与机组之间进行价格竞争的市场客观条件还还没有成熟。是以，从确保系统平安稳定运行和尽量公允看待AGC机组和非AGC机组的两方面斟酌，指定AGC机组进行频率调整或若干AGC机组轮流进行频率调整，合理地对介入频率调整的机组进行经济抵偿的法子不失为一种当前操作性较强的方式，具体的经济抵偿法子要连系AGC机组的成天职析来肯定。3AGC机组的成本组成及其分析　　AGC机组与非AGC机组相比力，其成本组成情况是分歧的，作为AGC机组的附加成本包括：　　（1）投运AGC时代的机遇成本，即AGC机组由于投运AGC可能比计划少发了部门电量，造成了一定的经济损失，这部门成本可以计较，是斟酌AGC机组抵偿时的主要部门。　　（2）AGC机组的附加固定成本。这里可分为三种情况：①原有机组设计中没有斟酌AGC功能，机组没有机炉协调装配，这类情况下，机组需要进行系统的改造，成本较高。以火机电组为例，这部门成本包括：机组为实现AGC新增的热工自动化系统成本、执行装配（如阀门、风门等）的改造成本、新增丈量监控系统成本（如增加温测点）等。②原有机组设计中已斟酌了AGC功能，机组设置装备摆设了机炉协调装配，但投产时未调试，机炉协调装配处于闲置状态，这类情况下，具体实现AGC是一个完善进程，要使新增的AGC系统与原本的机炉协调自动化系统实现接口并进行调试，这类情况下成本较小。③机组经设计并实现了AGC后才起头投产，那末这部门成本已包括在机组的固定成本中。　　（3）投运AGC时代机组低效率损失（如热效率损失）。火机电组都有其经济的运行点，在这一工况下，机组的运行效率到达高。投运AGC时代，机组不仅不能在其好运行点运行，还处于变工况运行状态，机组的煤耗将高于稳定工况下的煤耗，而且机组效率下降。由于变工况运行状态的不肯定性身分较多，这部门成本很难估算。水机电组也一样存在由于调频而运行于不良工况区致使效率下降的问题。在现实计较时，可以将一按时间段的低效率损失累加起来，再进行合理分摊。（4）AGC机组运行费用的增加，机组维修费用的增加。这部门成本很小，可以疏忽不计。（5）AGC机组寿命的缩短。由于没有相关的实验或历史记实，这部门成本难以估算，暂疏忽不计。下文分析中将（3）-（5）统称为AGC机组的调理成本。4对AGC机组经济抵偿法子　　如上所述，在我国电力市场建设早期，电网中的AGC机组容量占总装机容量的比例其实不是足够年夜的情况下，为了知足电网的需要和电力市场的稳定，仍需由电网调剂买卖中心指定AGC机组的发电。介入电能市场、执行发电计划的机组和用于调频、调联络线误差的AGC机组分隔，某一时段内相对固定若干台AGC机组专用于调频和调联络线误差，这些AGC机组将不再介入电能市场。各提供AGC服务的发电公司要凭据机组技术规范、AGC投运实验所得的数据等向电网调剂中心申报机组的性能参数，包括机组的年夜可调容量，小可调容量、年夜和小的加减负荷速度等。提供AGC服务的发电公司在认可电网调剂中心制定的费用结算和考核法子后，要严酷执行调剂饬令，调剂没有发布调整饬令时，不能自动介入频率调整，只能按计划曲线发电；而调剂要求投运AGC时，必需按调理要求实行提供辅助服务的义务。电网对提供辅助服务的AGC机组进行合理的经济抵偿，并有一系列考核法子针对辅助服务质量的优劣实施奖励和赏罚，以提高AGC机组的积极性。在AGC机组到达了考核要求的条件下，可以采用以下的抵偿法子：抵偿费用=欠发电量抵偿费用（或多发电量抵偿费用） AGC调理成本（1）发电公司投运AGC时代某时段，现实上网电量小于计划上网电量时，对欠发部门给予抵偿。欠发部门抵偿费用=该时段的抵偿电价×欠发电量。其中抵偿电价=（上网电价－单元发电成本），也可由电网和发电公司配合协商制定。（2）当某时段现实上网电量年夜于计划上网电量时，多发部门费用＝按多发电量×（该时段的上网电价＋附加固定成本的折算值）。这类法子不仅适用于电网现有状态下的AGC机组的经济抵偿，也能够推行运用于制定电力市场中签定调频服务合同的AGC机组的辅助服务价格。GC机组介入竞价调频服务市场　　当电网中的具有AGC能力的机组到达一定比重、总的调整能力相对系统需求处于过剩状态时，就能够建立具有真正竞争意义的调频服务市场。这与竞争的电能市场的形成条件是类似的。应当说，竞价模式的调频服务市场的展开为AGC机组提供了一条可能较年夜幅度地增加收进的途径，但这必需基于发电公司对机组性能、控制技术和对市场划定规矩更透彻的领会和运用，调频服务市场将是AGC机组面临经济风险年夜也多是收益高的地方。竞价模式下的调频服务市场尽不是完全孤立的市场，它与电能市场有着必然的联系，AGC机组可以凭据是否投运AGC来加入或退出调频服务市场，而不管是否投运AGC都可以进进电能市场。下面提出几种分歧的竞价模式。　　在夹杂型市场中调频服务不零丁买卖，不零丁付费，仅进行机组电能价格的竞争，机组调频服务收益蕴含于电能收益中。在电能市场中区分AGC机组与非AGC机组，AGC机组和非AGC机组分隔来竞价。AGC机组要报两种价格，报价为投运AGC时的电能价格，第二报价为不投运AGC仅作为普通机组时的电能价格。电能市场的竞争分为2个阶段，阶段中，AGC机组依照报价介入竞争，被选择的AGC机组将承当系统一定份额的发电计划及系统所需的调频服务，一旦调频服务知足系统需求，阶段的电能市场即竣事。第二阶段中，未被选择的AGC机组与非AGC机组在残剩的竞价空间中竞价上网，报价即为第二报价。两个阶段的市场划分依照本阶段的边际价格结算。　　在分化型市场中调频服务零丁买卖，零丁付费，电能市场和调频服务市场中划分进行机组电能价格和调频服务价格的竞争。各AGC机组除按普通机组上报基本电能电价外，还可以依照市场划定规矩上报AGC机组的性能指标及附加的调频服务电价，上报的附加电价受价格上限的限制。凭据电能市场和辅助服务市场的前后顺序的分歧又可以分为以下两种情况。　　（1）辅—主序市场，即市场顺序为：辅助服务市场→电能市场。电网首先凭据系统要求与附加电价凹凸排序选择提供调频服务的机组。由于提供调频服务的AGC机组必需保证一定的基点负荷，所以AGC机组自然据有了一定份额的电能市场而不再介入竞争，这样，提供调频服务的AGC机组的基本报价在电能市场竞价排序中也不再起作用。而在辅助服务市场中落选的AGC机组可以依照基本报价与普通机组一同在电能市场中竞价上网。辅、主市场中均按各自的边际价格结算。终提供调频服务的AGC机组获得的基本收进部门将与电能市场中其它机组的竞价成效相关。这类方式与上述的模式1的区分在于：本方式中提供辅助服务的AGC机组没有介入电能市场的竞争，而模式1中AGC机组以提供辅助服务为条件介入了电能市场中阶段的竞争。　　（2）主—辅序市场，即市场顺序为：电能市场→辅助服务市场。电能市场中先不区分AGC机组与非AGC机组，电网凭据系统需求及发机电的基本报价凹凸排序选择发机电组，电能市场供需平衡后，再进行辅助服务市场买卖。调频服务的选摘要斟酌系统要求与附加电价的凹凸。电能市场和辅助服务市场的预买卖划分完成后，进进两者的统一协调阶段。这时候，假设辅助服务市场中的预买卖成效的具体实施将受限于电能市场预买卖成效，需要调整电能市场和辅助服务市场。这里包括两种情况，一种情况是AGC机组在电能市场份额太小不能保证其提供调频服务必需的基点负荷。这时候可以上调提供辅助服务的AGC机组市场份额，同时从电能市场中基本报价高的机组起头下调非提供辅助服务的机组所占的市场份额；也能够不选择这台机组提供调频服务，而在辅助服务市场中按附加调频报价继续选择其他机组。另外一种情况是AGC机组因在电能市场中据有的份额过年夜而不能保证足够的调理容量，这时候可以下调该机组在电能市场中的份额，知足调频服务的要求，电能市场的缺额由未排进发电计划的机组弥补；也能够不选择这台机组提供调频服务，而在辅助服务市场中按报价继续选择其他机组。在上述的两种情况中，电网可以选择分歧调理方式，也能够轮回交替调理，调理的终方针是：知足系统需求、电能市场和辅助服务市场的总付费低。终的主、辅市场中均按各自的边际价格结算。需要说明的是，在这类方式中，电能买卖和调频服务预买卖的调整可能会使某些机组的收益增多或削减，笔者认为这与发电公司的报价策略相关，而且买卖形成进程中的调理并未触及机遇成本问题，所以当机组的收益减小时，其实不需要抵偿机组由于调整带来的损失。　　以上所述的两种模式中，AGC机组的报价、限价等可以参考AGC机组的成本核算方式和抵偿费用的计较方式。其中限价简直定要斟酌所有的AGC机组，以其中附加成本高的机组的成本值作为肯定报价上限的主要参考指标。　　上面提出的模式和方式的优错误谬误各不不异。其中模式1的可实施性较好，可以沿用现有的报价处置系统和买卖治理系统等的基本算法和处置法子。但这类方式存在着没有明确电能报价和辅助服务价格之间的差异的问题，现实上主要仍是机组电能报价的竞争，而且由于AGC机组上网的优先级高于非AGC机组，它的盈利空间将较年夜，对电网的经济方针晦气。模式2区分了电能市场和辅助服务市场，其中的方式（1）存在的问题是：虽然一旦AGC机组提供了调频服务就一定能在电能市场中保证一定的市场份额，但由于不再介入电能市场中的竞争，它对市场价格的形成将没有任何的自动性，假设电能市场的收进在AGC机组的总收进中所占的比例很年夜，发电公司可能就不愿意损失这类自动性。其中的方式（2）解决了模式1和模式2中的方式（1）存在的问题，而且可以到达电网支出的采办电能和辅助服务费总和小的经济方针，是一种比力合理的方式，存在的问题是算法较复杂。6AGC机组的考核法子　　电力市场中，合理的考核法子应当体现出公允性原则并能够充实调动市场介入方的积极性。非论是采用经济抵偿的法子仍是采用竞价上网的方式，对AGC机组的考核都应当体现出收益和风险并存的原则。对于AGC机组的考核分为两种情况：在AGC投进时代考核调理效能，在AGC退出时代考核发电计划及格率。其中AGC投进时代的考核即为对AGC机组提供的调频服务质量的考核。　　凭据电网运行对AGC机组的要求，AGC机组的调理性能可以分化为三个要素，即调理容量、调理速度和调理精度[7]。文献[7]中介绍了定量评估AGC机组的这三种调理性能的方式。非论具体采用何种考核指标，都应当客观地反映出AGC机组对系统的现实进献的差异。应当说AGC机组的考核法子合理与否将直接影响系统频率调整的效果的黑白和发电公司的经济利益的年夜小。建议将考核的各项指标终量化，体现在辅助服务费用结算时的奖惩因子或附加的奖惩金上，依照AGC机组对系统的现实进献支付辅助服务费用，这类方式对于实施经济抵偿法子和采用竞价模式的辅助服务市场是一样适用的。7竣事语　　本文主要对电力市场中AGC机组面临的买卖和调剂问题进行了分析，划分提出了在当前电网现状和未来成长情况下，买卖和调剂AGC机组的基来源根基则；在AGC机组成天职析的根蒂根基上，提出了电力市场早期对提供辅助服务的AGC机组的经济抵偿法子，对现实上网电量小于计划上网电量和现实上网电量年夜于计划上网电量两种情况划分提出了合理的经济抵偿费用计较方式；提出了电能和调频服务的夹杂型和分化型两种市场模式和响应的三种竞价方式，并对各自的优错误谬误和实用性进行了分析；对AGC机组的考核法子提出了合理的建议。参考文献[1]赵遵廉，辛耀中，郭国川．电力市场运营系统[M]，北京：中国电力出书社，2001：9-20．[2]郏斌，王锡凡．电力市场情况下的系统频率控制[J]．电力系统自动化，1999，23(2)：55-58．[3]KumarJ．AGCsimulatorforprice-basedoperationPart　I：Amodel[J]．IEEETransactiononPowerSystems，1997，12(2)．[4]桂英明，李明节．电力市场建立后电网AGC技术改良的探讨[J]．电力系统自动化，2000，24(9)：48-51．[5]宋燕敏，华定中，曹荣章．电网商业化运营治理与调剂系统研究（一）系统功能设计[J]．电力系统自动化，1998，22(10)：53-57．[6]CheungKW．EnergyandancillaryservicedispatchfortheInterimISONewEnglandElectricityMarket[J]．IEEETrans.onPowerSystems，2000，15(3)：968-974．[7]李端超，山河立，陈家庚，李东明．AGC机组调理效能定量评估与抵偿法子研究[J]．电网技术2001，25(8)：15-19．44