發(fā)電機組備用輔助服務(wù)計價方式探討

崔宇濤

摘 要：發(fā)電廠提供的輔助服務(wù)對市場環(huán)境下的電力系統(tǒng)的可靠性及安全運行起著至關(guān)重要的作用。本文對發(fā)電機組備用服務(wù)的類型，重要性進行了分析，并對電廠對電力系統(tǒng)提供備用容量的成本及補償?shù)谋匾赃M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；計價

1 備用服務(wù)

機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)生的收益的機會成本，以往的電力市場中，基本忽略了對機組這種備用服務(wù)的成本或價值的補償。

發(fā)電企業(yè)機組目前主要向市場提供以下幾種有功出力備用服務(wù)：滿足負荷波動的二次調(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；滿足負荷峰、谷差時段的需要（調(diào)峰）備用（Pf·P）；滿足系統(tǒng)崩潰后恢復(fù)的最低啟動容量備用PH·P。

2 發(fā)電機組提供調(diào)峰備用的計價

非計劃調(diào)峰備用，即當日負荷預(yù)測不夠準確時，由于負荷的較大偏差，需要臨時調(diào)用備用出力參加調(diào)峰，非計劃調(diào)峰備用機組運行調(diào)用是隨機的時，不按計劃日負荷曲線運行，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償。

處于非計劃性調(diào)峰備用的機組有二種狀態(tài)：一種是停機處于備用狀態(tài)，是系統(tǒng)確認后需要的（也可理解為非旋轉(zhuǎn)備用Pf·P），該部分的備用容量需要計價付費；另一種是由于系統(tǒng)負荷需求制約，停機備用，但又是可調(diào)用的，是沒有經(jīng)過系統(tǒng)（或市場）確認需要的備用（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價考慮，加載出力當日發(fā)電機組處于離線狀態(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)確認需要的備用負荷容量，主要用于非計劃調(diào)峰備用，或緊急條件下的事故支援。調(diào)峰備用Pf·P值可以是單機容量的倍數(shù)nPN，也可以是系統(tǒng)確認的隨機數(shù)。

Pimg——非計劃的替代備用容量，是系統(tǒng)不確認容量僅在緊急情況下調(diào)用。

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

而對式2-1，經(jīng)系統(tǒng)確認的備用Pf·P容量部分，可按下列2因素考慮計價：

2.1 容量成本因素

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

而根據(jù)電力市場中二部制電價定價原理可知，機組的容量成本為機組建設(shè)時，沉淀成本的多年平均分攤，即投資成本的年折舊成本的機組平均分攤，表示成：

Co= Cz y·NPn·Kh 2-2

其中Cz——為總投資成本

y——為折舊年限

NPn——為機組臺數(shù)剩單機容量

Kh——為機組年可調(diào)系數(shù)

Co——為機組單位容量成本（元/kW）

對應(yīng)的單臺機組提供調(diào)峰備用，應(yīng)獲得補償費用為

Fp =Co·Pf·P 2-3

2.2 機會成本因素

由于系統(tǒng)的需要，處于備用狀態(tài)的機組，是為滿足某種需求，強制不發(fā)電，機組的這部分備用容量失去在較好的時段內(nèi)發(fā)電獲取電量收益的機會，對這種由于為它人提供服務(wù)，而失去收益的機會，受服務(wù)方應(yīng)對提供服務(wù)者機會收益的損失做一定補償。提供備用容量Pf·P的機組的機會成本計價辦法：

Ff.P=（λ（t）–λAV）×∫oT Pf.P（t）dt 2-4

其中：

λ（t）--為市場實時電價，未市場化前λ（t） 為提供備用機組的批準上網(wǎng)電價；

λAV--為備用機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)電機組提供旋轉(zhuǎn)備用的計價

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

Psp=PN–Ps.L 3-1

PN—為旋轉(zhuǎn)機組的單機額定出力容量；

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

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

當Psp=PN時，為發(fā)電機空轉(zhuǎn)狀態(tài)。

機組旋轉(zhuǎn)備用Psp實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)大擾動波動時負荷的需要；另一種是調(diào)峰備用，滿足系統(tǒng)峰值負荷的需要。在目前的實際調(diào)度過程中，中調(diào)經(jīng)常不是啟動離線的調(diào)峰各用機組，往往是去將旋轉(zhuǎn)備用加載（或減載）進行調(diào)峰，先占用一次調(diào)頻的旋轉(zhuǎn)備用，之后再啟動調(diào)峰備用機組將已加載的旋轉(zhuǎn)備用置換出來。因此旋轉(zhuǎn)備用比PS·P調(diào)峰備用具有更高一級質(zhì)量的備用，對其計價也應(yīng)綜合考慮二種備用同時兼顧的價值。

3.1 容量成本因素

由于旋轉(zhuǎn)備用同時提供了一次調(diào)頻和調(diào)峰二種準備，因此旋轉(zhuǎn)備用容量Psp的容量成本應(yīng)考慮二種備用的價值因素，可在式2-3調(diào)峰備用的容量補償費用計價的基礎(chǔ)上考慮一個系數(shù)做為旋轉(zhuǎn)備用的容量計價，計為：

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中計算；

3.2 效率成本因素

機組由于提供了旋轉(zhuǎn)備用Psp，無法運行在最優(yōu)消耗率的工況點，造成耗水（煤）的效率損失。對水電機組而言，耗水率效率損失的極端情況下是機組空轉(zhuǎn)提供旋轉(zhuǎn)備用Psp=PN，此時機組出力PL=0，計費電量也為零，但此時為維持機組處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)需保持一定的耗水Q0m3/s，對空轉(zhuǎn)耗水應(yīng)與補償，可按下式考慮：

Q0 ×T

F0= ———γ 3-3

qn

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

4 發(fā)電機組提供AGC調(diào)頻備用的計價

AGC備用是機組所能提供各種備用中質(zhì)量最高的，AGC備用在做負荷小波動的平抑作用備用的同時，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負荷是實時波動的為時間的函數(shù)，那么其備用PAGC·P也是實時波動的，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做為更高一級服務(wù)的備用，當系統(tǒng)出現(xiàn)擾動時，由于AGC機組調(diào)速器自身和AGC控制特性的作用，PAGC·P被加載進行一次調(diào)頻或二次調(diào)頻，同時在現(xiàn)實實時調(diào)度過程中，PAGC·P也時常在一個時間段內(nèi)被人為加（減）載進行調(diào)頻，對備用容量PAGC·P的計價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)備用的計價原理相同，其價格應(yīng)綜合考慮兼做3種備用的容量價值，可在旋轉(zhuǎn)備用的計價基礎(chǔ)上再考慮一個大于1的加權(quán)補償系數(shù)，KAGC體現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價原則，式3-2改寫成：

計為：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，是時間的函數(shù)，實際計價時，可采用求平均值的方法，即：

∫T o（PN-PAGC）dt

PAGC·P= ——————————（其中T為指定時間段） 4-3

T

式3-3修改成FAGC=KAGC·Co·PAGC·P

4.2 機會成本因素

AGC機組所提供的旋轉(zhuǎn)備用容量PAGC·P使得實際發(fā)電量減少，從而使收益減少，應(yīng)對機會收益進行補償，時段[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)電機組的電量成本后，得機組的機會成本為：

FAGC·j=WAGC·P·（γ（t）-γAV ） 4-5

AGC機組備用計價應(yīng)至少考慮容量成本和電量機會成本兩個因素。

5 結(jié)語

本文就我國電力市場的實際情況，簡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價方式，對備用輔助服務(wù)計價補償機制的研究實施對電力系統(tǒng)健康發(fā)展具有重要意義。

參考文獻

[1]趙遵廉，辛耀中，郭國川.電力市場運營系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]李端超，江山立，陳家庚，等.AGC機組調(diào)節(jié)效能定量評估與補償方式研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2001，25（8）：15-19.

（作者單位：湖南省電力公司東江水力發(fā)電廠）