風(fēng)電并網(wǎng)后系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用費用分攤方法

趙云麗 ，呂 泉 ，朱全勝 ，單茂華 ，李衛(wèi)東

（1.大連理工大學(xué) 電氣工程學(xué)院，遼寧 大連 116024；2.國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院，河南 鄭州 450052；3.中國電力科學(xué)研究院，北京 100192）

0 引言

電力系統(tǒng)實際運行時，為了確保電力系統(tǒng)的安全運行及電力供應(yīng)的可靠性，運行部門要安排足夠的備用，以應(yīng)對負荷的預(yù)測偏差和發(fā)電機突然停運等不確定因素引起的功率失衡。而大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)在為電力系統(tǒng)提供綠色能源的同時，其有功出力的隨機性和間歇性特征也使得電網(wǎng)需要購買更多的備用進行應(yīng)對［1-5］。

在電力市場中，備用運營機構(gòu)作為備用市場的組織者是一個非盈利機構(gòu)，系統(tǒng)在購買備用后，需要將購買備用的費用在市場各參與者之間進行分攤。目前，關(guān)于備用費用分攤的研究相對較少，主要分攤思路包括幾類：分攤給用戶［6］；分攤給發(fā)電廠商［6］；分攤給配電公司［7］；分攤給引起備用的各責(zé)任方，包括負荷方、發(fā)電方和輸電方［8-10］。

前2類分攤方法是將備用的費用分攤到負荷方或發(fā)電方的其中一方，然而系統(tǒng)中引起備用的原因并不是只有發(fā)電或者負荷。這樣分攤難以激勵負荷進行更準確的負荷預(yù)測，也難以激勵發(fā)電機組提高發(fā)電設(shè)備的可靠性。第3類分攤到配電公司的方法，沒有分攤給引起備用的責(zé)任方，缺乏對備用責(zé)任方的激勵。顯然，最后一類將費用分攤給引起備用的責(zé)任方更為合理，可激勵各責(zé)任方努力減少其備用需求，同時也可以明確各責(zé)任方引起的備用成本，引導(dǎo)資源優(yōu)化配置。

文獻［8］所分析的系統(tǒng)中的不確定因素包括負荷方、發(fā)電方和輸電方，提出了根據(jù)市場各參與方自身對系統(tǒng)風(fēng)險度（失負荷概率）的影響確定分攤比例的分攤思路。文獻［9-10］在文獻［8］的基礎(chǔ)上定義了旋轉(zhuǎn)備用損益，提出了旋轉(zhuǎn)備用效用期望值決策模型，認為購買旋轉(zhuǎn)備用的費用應(yīng)按各參與方對旋轉(zhuǎn)備用損益價值的影響比例分攤。

上述方法中，在進行備用容量費用分攤時將所有備用容量作為一個整體進行分攤。然而，事實上，旋轉(zhuǎn)備用既包括負荷備用，也包括部分事故備用。但負荷備用的調(diào)用頻率要遠遠大于事故備用，故而旋轉(zhuǎn)備用容量中的初始部分容量段調(diào)用頻率更高，且主要針對負荷波動，對負荷波動的價值更大；而處于末端的旋轉(zhuǎn)備用容量段調(diào)用頻率很低，而且主要針對事故備用，對發(fā)電機強迫停運等事件的價值更大。這說明備用容量中處于不同位置的容量對風(fēng)險各方的價值是不同的，因此其容量購買費用分攤給各方的比例也應(yīng)該是不同的，故而對備用容量進行分段分攤更為合理。

此外，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)之后，系統(tǒng)需要為風(fēng)電預(yù)留備用，風(fēng)電應(yīng)成為備用的分攤方之一。但風(fēng)電又有別于傳統(tǒng)發(fā)電方，因而應(yīng)將其視為系統(tǒng)新的責(zé)任方與其他責(zé)任方共同承擔(dān)系統(tǒng)備用費用的分攤責(zé)任。再者，旋轉(zhuǎn)備用的費用實際包含2種費用，現(xiàn)有文獻均只考慮了旋轉(zhuǎn)備用容量費用的分攤，而在電力系統(tǒng)實際調(diào)用備用時會使系統(tǒng)的運行成本增加，這部分電量費用也應(yīng)該進行分攤。

基于上述分析，本文提出了考慮風(fēng)電的旋轉(zhuǎn)備用容量費用的分段式分攤方法，并對旋轉(zhuǎn)備用電量費用的分攤進行了分析。

1 備用的影響因素及需求分析

1.1 引起備用的風(fēng)險因素

系統(tǒng)備用的作用在于補償不可預(yù)測的負荷和發(fā)電之間的功率不平衡。即當(dāng)系統(tǒng)有功功率保持平衡的情況下，備用是不起作用的；只有有功功率平衡被破壞時，備用才會起作用。系統(tǒng)中的備用是應(yīng)對系統(tǒng)中各種不確定性風(fēng)險的，這些風(fēng)險因素包含發(fā)電機組的失效停運、負荷需求的隨機波動和輸電設(shè)備的隨機失效等。隨著系統(tǒng)中風(fēng)電比例的不斷增加，風(fēng)電輸出功率的隨機波動性使風(fēng)電成為引起系統(tǒng)備用的又一個風(fēng)險因素。在風(fēng)電并網(wǎng)后系統(tǒng)設(shè)置備用時，應(yīng)充分考慮風(fēng)電這一不確定因素對系統(tǒng)備用需求的影響［11-14］。

（1）傳統(tǒng)發(fā)電機組停運風(fēng)險。

傳統(tǒng)發(fā)電方以火電機組為例，機組在電力生產(chǎn)過程中往往會由于意外故障而導(dǎo)致不能按計劃輸出功率，從而影響系統(tǒng)的功率平衡。若使此事件不影響系統(tǒng)正常運行，則系統(tǒng)中要有充足的備用供其調(diào)用從而確保系統(tǒng)能夠恢復(fù)功率平衡。

發(fā)電機組的不確定性可用系統(tǒng)中機組的停運容量概率表示［15］。對于某個系統(tǒng)，假定某個時段t開機機組臺數(shù)為N，其停運容量的概率密度可按下式計算［16］：

其中，Cn（n=1，2，…，N，系統(tǒng)共 N 臺機組）為第 n 臺機組容量；rn為第n臺機組的強迫停運概率；Pn（Xk）（k=1，2，…，K，假設(shè)共有K種狀態(tài)的停運離散分布）為開機n臺機組時系統(tǒng)停運容量為Xk的確切概率；Pn-1（Xk）為開機n-1臺機組時系統(tǒng)停運容量為Xk的確切概率。

對此N臺機組系統(tǒng)而言，停運容量為Xk時必然唯一對應(yīng)一個運行容量gk，即，故而根據(jù)式（1）計算所得的停運容量概率密度分布，即可得到發(fā)電機組運行容量的概率密度分布，如圖1（a）所示，為一離散的隨機分布 PG（G=gk）=Pn（Xk）。

（2）負荷預(yù)測誤差風(fēng)險。

圖1 系統(tǒng)發(fā)電裕度的概率密度示例Fig.1 Example of generation margin probability density

電力需求預(yù)測偏差和意外波動也會引起系統(tǒng)的功率不平衡，因此負荷方也是引起系統(tǒng)備用需求的主要風(fēng)險因素之一。負荷的不確定性主要來自預(yù)測誤差，根據(jù)中心極限定理，負荷預(yù)測誤差在理論上被認為服從的正態(tài)分布［15，17］，負荷的概率分布如圖1（b）所示，負荷預(yù)測概率密度函數(shù) PL（L=l）：

其中，l為負荷功率；Lf為系統(tǒng)負荷預(yù)測值；σd，t為 t時段負荷預(yù)測誤差的標準差。

（3）風(fēng)電輸出功率預(yù)測誤差風(fēng)險。

風(fēng)電輸出功率由自然風(fēng)力決定，而自然風(fēng)具有間歇性和隨機性的特點。風(fēng)電輸出功率與傳統(tǒng)發(fā)電機組輸出功率不同，風(fēng)電機組沒有可信容量，且輸出功率具有一定的隨機性和波動性，這就需要更多的備用來平衡。風(fēng)電的不確定性主要來自2個方面：風(fēng)電機組的停運和風(fēng)電功率的預(yù)測誤差。由于風(fēng)電機組的單機容量很小，相對于總的風(fēng)電裝機容量和出力水平而言，單個故障機組所占的比例非常小，此外，有些風(fēng)電功率預(yù)測方法（如考慮歷史數(shù)據(jù)的方法）實際上已經(jīng)考慮了風(fēng)電機組的故障概率，故本文將之作為引起風(fēng)電不確定性的一種因素考慮在風(fēng)電預(yù)測誤差當(dāng)中。關(guān)于風(fēng)電功率預(yù)測誤差的概率分布函數(shù)，目前研究中正態(tài)分布的假設(shè)是主流做法，因此本文假定風(fēng)電功率預(yù)測誤差服從（）正態(tài)分布，風(fēng)電功率的概率分布如圖1（c）所示，風(fēng)電功率預(yù)測概率密度函數(shù) PW（W=w）：

其中，w 為風(fēng)電功率；Wf為風(fēng)電功率預(yù)測值；σw，t為 t時段風(fēng)電功率預(yù)測誤差的標準差。

（4）輸電設(shè)備故障風(fēng)險。

輸電設(shè)備的故障會引起系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流的重新分布，從而引起功率不平衡。另外，由于輸電設(shè)備的容量限制，會影響部分發(fā)電容量的傳輸。這些都會使系統(tǒng)發(fā)電功率或備用重新分布，這一系統(tǒng)備用量的改變屬于輸電方的責(zé)任。由于輸電方不確定性對備用的需求相對較小，本文忽略輸電方的不確定性引起的備用。

1.2 備用需求曲線

大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后的系統(tǒng)包含傳統(tǒng)發(fā)電、負荷及風(fēng)電3個主要不確定性因素，三者相互獨立，若已知風(fēng)電功率預(yù)測概率密度函數(shù)PW（如圖1（c）所示）、負荷預(yù)測的概率密度函數(shù)PL（如圖1（b）所示）以及發(fā)電機組運行容量概率密度函數(shù)PG（如圖1（a）所示），則通過卷積法求和可得到系統(tǒng)發(fā)電裕度概率分布PM［18］（如圖1（d）所示）：

其中，m為發(fā)電裕度。

為分析備用需求，給出系統(tǒng)發(fā)電裕度概率密度函數(shù)的簡化示意圖，如圖2（a）所示，假設(shè)該圖為從初始狀態(tài)增加i-1次備用后（此時系統(tǒng)備用容量為Ri-1）的發(fā)電裕度曲線。圖中，Mj為系統(tǒng)的發(fā)電缺額，本文假設(shè)有J種可能。

利用該圖可得到給定備用容量下的系統(tǒng)失負荷概率。例如，圖2（a）中，縱軸左側(cè)的陰影部分覆蓋的面積即為當(dāng)前開機狀態(tài)下的失負荷概率LOLP（i-1）。

其中為備用容量為 Ri-1時，系統(tǒng)發(fā)電缺額為Mj時對應(yīng)的確切概率。

此時，若系統(tǒng)再增加容量為ΔRi的備用，由于需要增加開機，會導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電裕度概率密度曲線發(fā)生變化，故需重新計算，如圖2（b）中所示，此時系統(tǒng)的失負荷概率為：

其中為備用容量為 Ri時，系統(tǒng)發(fā)電缺額為Mj時對應(yīng)的確切概率。

圖2 增加備用對發(fā)電裕度影響的示意圖Fig.2 Effect of reserve augment on generation margin

通過上述分析可知，系統(tǒng)失負荷概率會隨著系統(tǒng)備用容量的逐漸增加而減小，表明系統(tǒng)可靠性會隨著系統(tǒng)備用容量的逐漸增加而提高，從而減少了系統(tǒng)的停電損失。顯然，減少的停電損失可看作在備用Ri-1下所增加的備用ΔRi的價值，可按下式計算：

其中，V（ΔRi）為備用 ΔRi的價值；L（Ri-1）和 L（Ri）分別為備用為Ri-1和Ri狀態(tài)下的停電損失；VOLL為失負荷價值，通常為一定值；EENS（i-1）和 EENSi分別為備用為Ri-1和Ri狀態(tài)下的電量不足期望值，計算如式（8）、（9）所示。

其中，ΔT為研究周期。

以 V（ΔRi）除以 ΔRi即可得到 ΔRi中單位容量備用的價值，也即備用的需求價格，為：

從系統(tǒng)備用為0開始，逐步增加備用容量ΔRi，依據(jù)式（10）計算每段新增備用的單位容量價值，即可得到系統(tǒng)的備用容量需求曲線，如圖3所示。

圖3 階梯式備用需求曲線Fig.3 Stepwise reserve demand curve

在實際運行過程中，由于風(fēng)電功率和負荷的預(yù)測誤差及發(fā)電機組的強迫停運率通常可作為已知量，故可得到如圖1（d）所示的系統(tǒng)發(fā)電裕度的概率密度，進而計算出如圖3所示的系統(tǒng)備用容量需求曲線。

在不考慮備用獲取成本的前提下，給定某個可靠性水平，即可根據(jù)圖1（d）所示的發(fā)電充裕度概率密度得到所需的備用容量。

但隨著備用容量的增加，系統(tǒng)購買備用的邊際成本也會相應(yīng)提高。因而，從整個社會效益最大化的角度而言，最佳的備用容量應(yīng)該是系統(tǒng)備用容需求曲線和供給曲線的交點。

2 備用費用的分攤方法

2.1 備用費用分攤原則

a.備用應(yīng)該盡可能分攤給引起備用的責(zé)任方。這樣，既符合誰引起誰承擔(dān)的公平性原則，也可激勵各責(zé)任主體努力減少備用需求，同時還可以真實體現(xiàn)各責(zé)任主體的成本信息，引導(dǎo)資源優(yōu)化配置。

特別是，在大規(guī)模風(fēng)電并入系統(tǒng)后，系統(tǒng)的備用需求會進一步加大，風(fēng)電也應(yīng)當(dāng)承擔(dān)部分備用購買費用。

b.備用容量和電量費用應(yīng)分別分攤。與備用容量費用可以事前確定不同，備用電量費用只有在調(diào)度完成之后才能確定，屬于事后分攤。二者性質(zhì)不同，故而備用容量費用和電量費用應(yīng)該分別分攤。

2.2 備用容量費用的分攤方法

在電力系統(tǒng)實際運行時，備用的作用是降低系統(tǒng)中各個風(fēng)險因素所造成的停電損失。由于負荷、風(fēng)電和傳統(tǒng)發(fā)電機都是引起備用的責(zé)任方，可根據(jù)各責(zé)任方對系統(tǒng)風(fēng)險度（風(fēng)險指標）的影響，確定各責(zé)任方對備用容量需求的責(zé)任。系統(tǒng)風(fēng)險分析的指標有很多，其中電量不足期望值就是其中重要指標之一，其包含停電的規(guī)模、持續(xù)時間以及概率等所有相關(guān)因素，可以反映事故的嚴重程度，能夠反映備用對系統(tǒng)安全運行的影響。因此，本文依據(jù)市場各個責(zé)任方對系統(tǒng)電量不足期望值的影響來分攤備用的容量費用，系統(tǒng)備用容量為Ri所對應(yīng)的系統(tǒng)EENSi可按式（9）計算。

如引言中所述，旋轉(zhuǎn)備用容量包括負荷備用（包括風(fēng)電備用）和部分事故備用。所面對的不確定性風(fēng)險包括負荷波動、風(fēng)電波動和發(fā)電機故障。而通過圖1和圖2可以看出，旋轉(zhuǎn)備用的初始部分調(diào)用概率更大，主要用于應(yīng)對負荷和風(fēng)電波動；而旋轉(zhuǎn)備用的末端部分調(diào)用概率很小，主要用于應(yīng)對發(fā)電機故障事件。故而，旋轉(zhuǎn)備用需求曲線上的不同分段部分，對負荷、風(fēng)電、發(fā)電機的價值比例是不同的（例如初始部分主要價值在于負荷；而末端部分主要價值在于發(fā)電機）。因此在進行旋轉(zhuǎn)備用費用分攤時，應(yīng)該對不同分段分別進行分攤。首先計算每段備用中各責(zé)任方對系統(tǒng)電量不足期望值影響的百分比；然后按此比例得出每段備用各責(zé)任方應(yīng)支付的費用；最后將各段求和得到系統(tǒng)各參與方應(yīng)支付的備用容量總費用。

以圖3備用需求曲線中第i段備用為例，第i段備用ΔRi所對應(yīng)電量不足期望值的計算如下所示：

其中，EENSi為系統(tǒng)備用容量為Ri時的電量不足期望值；EENS（i-1）為系統(tǒng)備用容量為 Ri-1時的電量不足期望值；EENSΔRi為第i段備用容量ΔRi對應(yīng)的電量不足期望值。

則第i段備用ΔRi中各個參與方對系統(tǒng)電量不足期望值的影響可按以下方式描述［10］：

其中，vgi、vli和vwi分別為系統(tǒng)每段備用對于發(fā)電方、負荷方和風(fēng)電方的價值；EENSΔRi為系統(tǒng)同時考慮各個風(fēng)險因素時的第i段備用對應(yīng)的系統(tǒng)電量不足期望值；EENSΔRingr為不考慮發(fā)電方風(fēng)險因素的第i段備用對應(yīng)的系統(tǒng)電量不足期望值；EENSΔRinlr為不考慮負荷風(fēng)險因素的第i段備用對應(yīng)的系統(tǒng)電量不足期望值；EENSΔRinwr為不考慮風(fēng)電方風(fēng)險因素的第i段備用對應(yīng)的系統(tǒng)電量不足期望值。

依據(jù)各市場參與方對第i段備用所對應(yīng)的電力不足期望值的影響比例分攤備用容量費用。第i段備用中各參與方分攤的容量費用比例如下：

其中，rgi、rli和rwi分別為發(fā)電方、負荷方和風(fēng)電方所分攤的第i段備用容量費用的比例。從而得出各方從第i段備用容量費用分攤的費用，進而得出各方所分攤的總的備用容量費用：

其中，CRCi（i=1，2，…，I）為系統(tǒng)第 i段備用容量費用；CRCg、CRCl和CRCw分別為發(fā)電方、負荷方和風(fēng)電方所分總的備用容量費用。

2.3 備用電量費用的分攤方法

如前所述，備用的電量費用是在系統(tǒng)發(fā)生功率不平衡時實際調(diào)用了系統(tǒng)備用而產(chǎn)生的費用，那么這部分費用就應(yīng)該由實際引起功率不平衡的責(zé)任方承擔(dān)，以體現(xiàn)公平性。

而在實際電力系統(tǒng)運行中，負荷實際需求與預(yù)測值之間的差異、發(fā)電機組發(fā)生故障導(dǎo)致發(fā)電機組不能按發(fā)電計劃輸出功率、風(fēng)力發(fā)電的間歇性和隨機性都會造成系統(tǒng)功率不平衡。本文依據(jù)歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，得到負荷預(yù)測值與實際值之差、發(fā)電機計劃輸出與實際輸出之差和風(fēng)電功率預(yù)測輸出與實際輸出之差的歷史數(shù)據(jù)曲線。再依據(jù)各個差值的曲線與系統(tǒng)備用調(diào)用曲線之間的關(guān)系，確定各參與方應(yīng)承擔(dān)的備用電量費用。電量費用分攤的數(shù)學(xué)模型如下：

其中，ΔP為系統(tǒng)某時段調(diào)用備用時的系統(tǒng)的功率偏差，本文僅考慮發(fā)電不足時系統(tǒng)正的備用需求，即ΔP＜0的情況；ΔPG為發(fā)電機組輸出功率的偏差，在ΔPG＜0時，發(fā)電機組出現(xiàn)故障停運時需要承擔(dān)費用；ΔPL為負荷實際需求與預(yù)測值之間的偏差，ΔPL＞0時表示負荷實際需求大于預(yù)測值，此時系統(tǒng)負荷需要承擔(dān)費用；ΔPW為實際風(fēng)電輸出功率與預(yù)測值之間的偏差，ΔPW＜0時表示實際風(fēng)電輸出功率小于預(yù)測值，此時風(fēng)電需要承擔(dān)費用；CCC為系統(tǒng)此時段調(diào)用備用的電量費用；CCCg、CCCl和CCCw分別為發(fā)電方、負荷方和風(fēng)電方此時段所分攤的備用電量費用。

3 算例分析

以修改的IEEE 14節(jié)點測試系統(tǒng)為例：假設(shè)某時段負荷為500 MW，負荷預(yù)測誤差標準差的百分比為2%，并網(wǎng)風(fēng)電預(yù)測輸出功率為100 MW，風(fēng)電功率預(yù)測誤差標準差百分比為15%，系統(tǒng)正常購電報價為40$/（MW·h），系統(tǒng)備用容量報價為 6$/（MW·h），發(fā)電機數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 發(fā)電機組相關(guān)數(shù)據(jù)Table1 Data of generator units

3.1 備用的容量費用分攤算例分析

（1）系統(tǒng)各責(zé)任方采用分段式分攤的分攤比例。

利用本文方法計算的分段式分攤比例如圖4所示。當(dāng)系統(tǒng)3種風(fēng)險因素都存在且取系統(tǒng)高可靠性指標為（LOLP=1.29%）時，系統(tǒng)備用容量需求為100 MW；而當(dāng)不考慮發(fā)電機停運概率，只考慮風(fēng)電和負荷2種風(fēng)險因素時，使系統(tǒng)滿足同一可靠性指標時的備用為40 MW。顯然，增加了發(fā)電機停運影響后，系統(tǒng)所增加的60 MW旋轉(zhuǎn)備用主要是為了發(fā)電機停運而預(yù)留的。因此在這后60 MW的備用中發(fā)電機應(yīng)承擔(dān)更多的備用費用。

而圖4中顯示的分攤結(jié)果符合上述分析?？擅黠@看出，在后60 MW備用中發(fā)電機確實承擔(dān)了更多的分攤比例；而負荷和風(fēng)電的分攤比例總體上是呈遞減趨勢的，這充分說明了本文分攤方法的合理性。

圖4 分段式分攤方法中各參與方承擔(dān)比例對比圖Fig.4 Cost apportionment among responsible parties for different capacity segments

此外，圖中50 MW和60 MW分段部分風(fēng)電和負荷出現(xiàn)了負的分攤比例，這是由于發(fā)電機在此分段的停運概率很大，而風(fēng)電和負荷所存在的正向波動可以減少系統(tǒng)失負荷概率，故而風(fēng)電和負荷波動的存在具有正向價值，不僅無需承擔(dān)備用費用，還應(yīng)該由發(fā)電機補貼給風(fēng)電和負荷。

（2）整體方式分攤與分段式分攤總費用的對比。

2種分攤方式的對比數(shù)據(jù)見表2，從表2數(shù)據(jù)可看出采用分段式分攤備用費用的方法，風(fēng)電和負荷分攤費用的總比例有所下降，這是由于在本算例中，為發(fā)電機預(yù)留備用容量（60 MW）相對于為負荷和風(fēng)電預(yù)留的備用容量（40 MW）所占比例更高，故而當(dāng)采用分段分攤時，會把更多的備用購買費用分攤給發(fā)電機。這也體現(xiàn)了按責(zé)分攤的思路，符合公平性要求。

表2 2種分攤方法的對比Table 2 Comparison between two cost apportionment methods

圖5 各參與方分攤比例與可靠性關(guān)系Fig.5 Relationship between proportion and reliability for different responsible parties

（3）敏感度分析。

如果提高風(fēng)電的可靠性（即風(fēng)電功率的預(yù)測精度），風(fēng)電所分攤費用的比例會隨著風(fēng)電功率預(yù)測誤差的減小逐漸減小，分段式分攤的總比例隨誤差變化的曲線如圖5（a）所示；同樣，負荷所分攤費用的比例也會隨著負荷預(yù)測誤差的減小逐漸減小，分攤總比例隨負荷預(yù)測誤差變化的曲線如圖5（b）所示；若提高發(fā)電機的可靠性，發(fā)電機所分攤的比例隨著發(fā)電機停運率的減小而逐漸減小，發(fā)電分攤總比例隨發(fā)電機停運率變化的曲線如圖5（c）所示。

由此可知，系統(tǒng)各參與方若想減小備用費用的分攤比例，可通過提高其自身可靠性水平來減少對系統(tǒng)備用的需求，說明分段式備用容量費用的分攤方法可為系統(tǒng)各參與方提供有益的激勵，從根本上減少系統(tǒng)備用需求，提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。

3.2 備用的電量費用分攤分析

備用的電量費用只需根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，確定各參與方在實際備用調(diào)用時的狀態(tài)，從而計算各參與方應(yīng)承擔(dān)的備用電量費用。

假設(shè)實際運行時，該時段最終負荷為525 MW，風(fēng)電輸出功率為90 MW，發(fā)電機3號機組停運，則此時系統(tǒng)需要調(diào)用95 MW的備用（均由1號機組提供，則備用電量費用報價為45$/（MW·h））。由于系統(tǒng)負荷比預(yù)測值的需求增加了25 MW，那么備用應(yīng)支付的備用電量費用為25×45=1125（$）。而此時系統(tǒng)風(fēng)電比預(yù)測值少發(fā)了10 MW，這10 MW的功率缺額，原來由風(fēng)電提供系統(tǒng)需要花費$400，現(xiàn)由備用提供需要花費$450，系統(tǒng)調(diào)用這10 MW的備用實際是比正常運行時多花費了$50，因此風(fēng)電應(yīng)支付的備用電量費用應(yīng)為 10×（45-40）=50（$）。同理發(fā)電機少發(fā)了60 MW，其應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的備用電量費用應(yīng)為60×（45-40）=300（$）。

上述備用電量費用的分攤方式雖然簡單，但同樣能對激勵系統(tǒng)各責(zé)任方提高各自的可靠性，從而減少其調(diào)用備用的概率，提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。

4 結(jié)論

鑒于風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)對系統(tǒng)備用的影響，本文將風(fēng)電納入備用費用分攤的責(zé)任方之中，使得分攤范圍更為公平，同時也可約束風(fēng)電提高其風(fēng)功率預(yù)測精度和設(shè)備可靠性。

同時，在負荷、風(fēng)電和發(fā)電機之間進行備用容量費用分攤時，鑒于處于備用容量中不同部分的容量段對三方的價值不同，采用了對備用容量先進行分段，然后把每段容量的購買費用根據(jù)各責(zé)任方責(zé)任大小單獨分攤的方法。較之整體分攤方法，分段方法更加精細化，也更加合理。

由于備用電量費用需事后分攤，本文采用容量費用和電量費用分別獨立分攤的思路。電量費用分攤時采用了誰引起備用調(diào)用誰支付電量費用的原則，亦可激勵系統(tǒng)中的各風(fēng)險責(zé)任方盡量減少其對備用的調(diào)用，進而提高系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟性。

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