調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)倷C(jī)制

王玉萍，劉磊，李小璐，陳皓勇，鐘佳宇，石可，劉雨夢

(1.貴州電力交易中心有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550004；2.華南理工大學(xué) 電力學(xué)院，廣東 廣州 510640)

當(dāng)前，隨著水電、風(fēng)電、光伏裝機(jī)容量比例的增加，負(fù)荷低谷期棄水、棄風(fēng)成為電力系統(tǒng)常見的現(xiàn)象。特別是在低谷期，往往處于風(fēng)力最充足的時(shí)候，卻有大量風(fēng)機(jī)被迫少發(fā)甚至停機(jī)。調(diào)峰困難的主要原因有：①風(fēng)電富集地區(qū)負(fù)荷總體水平較低，峰谷差大，且風(fēng)電的間歇性、波動(dòng)性的特點(diǎn)決定了風(fēng)電的發(fā)電出力難以保持穩(wěn)定，增加了電力系統(tǒng)的調(diào)峰難度。②調(diào)峰電源不足，火電裝機(jī)尤其是熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在“三北”一些省區(qū)的比例過高，抽水蓄能機(jī)組和燃?xì)鈾C(jī)組等靈活電源比例低，電源調(diào)峰能力不足。③水電裝機(jī)容量比例增加，尤其是小庫容水電、徑流式水電受來水影響較大，在汛期更增加了調(diào)峰難度。

傳統(tǒng)的運(yùn)行管理模式中，在電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度下，各類型發(fā)電企業(yè)均統(tǒng)一調(diào)度，提供輔助服務(wù)，具有自動(dòng)發(fā)電控制(automatic generation control，AGC)調(diào)頻、調(diào)峰、調(diào)壓等功能的發(fā)電廠所提供輔助服務(wù)均按照“兩個(gè)細(xì)則”規(guī)定統(tǒng)一計(jì)算補(bǔ)償，對各類型電廠機(jī)組提供輔助服務(wù)沒有進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性排序，不能體現(xiàn)輔助服務(wù)的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性。在電力市場化交易中，發(fā)電企業(yè)可選擇采用市場化方式提供輔助服務(wù)，使發(fā)電企業(yè)得到的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償能夠滿足其提供輔助服務(wù)所付出的成本，并能帶來部分收益，因此必須要有費(fèi)用分?jǐn)傊黧w去承擔(dān)該種經(jīng)濟(jì)責(zé)任[1]。采用市場交易機(jī)制，按照市場規(guī)律對發(fā)電企業(yè)提供的輔助服務(wù)給出合理的補(bǔ)償費(fèi)用，使這些企業(yè)能夠收回成本并合理獲利，引導(dǎo)資源合理配置，將會(huì)促使輔助服務(wù)市場積極健康發(fā)展。

現(xiàn)階段，我國實(shí)行的輔助服務(wù)市場交易方法，其費(fèi)用分?jǐn)傊黧w均為發(fā)電廠自身，由輔助服務(wù)的提供者作為分?jǐn)偟膶ο竺黠@是不合理的。按照“誰受益、誰承擔(dān)”的原則，電力用戶也應(yīng)分?jǐn)傃a(bǔ)償費(fèi)用。本文提出一種考慮用戶側(cè)參與的調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)偡椒?，能夠公平地界定發(fā)電廠和電力用戶的責(zé)任，從而減輕發(fā)電廠負(fù)擔(dān)，規(guī)范電力用戶的用電行為，起到削峰填谷的作用，促進(jìn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定、高效節(jié)能的運(yùn)行。

1 國內(nèi)外有償調(diào)峰費(fèi)用計(jì)算的研究現(xiàn)狀

與我國的電力市場相比，國外許多發(fā)達(dá)國家的電力市場改革較早且已經(jīng)形成了完善的電力市場體系，調(diào)峰服務(wù)的補(bǔ)償機(jī)制也被納入到電力市場中[2]，較為典型的是北歐和美國的電力市場。北歐電力市場要求具備調(diào)峰能力的市場成員才可以參與，如果市場參與者被安排參與調(diào)峰服務(wù)，其交易價(jià)格為滿足電力平衡服務(wù)的最低報(bào)價(jià)[3]。美國PJM電力市場沒有設(shè)置專門的調(diào)峰發(fā)電廠，而是由各個(gè)負(fù)荷服務(wù)企業(yè)承擔(dān)承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)[4]，不再由發(fā)電廠承擔(dān)，負(fù)荷服務(wù)企業(yè)可以通過PJM電力市場或第三方平臺(tái)獲得調(diào)峰服務(wù)[5-6]，前提是滿足其自身的機(jī)組約束。相比之下，中國的調(diào)峰輔助服務(wù)市場體系還不完善，亟需形成完善的調(diào)峰補(bǔ)償機(jī)制，這有利于促進(jìn)發(fā)電企業(yè)參與調(diào)峰市場的積極性，保障調(diào)峰電廠成本的回收以及可持續(xù)性參與市場的動(dòng)力。

1.1 有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的劃分

對于有償調(diào)峰和無償調(diào)峰，雖然國家能源監(jiān)管部門早就在相應(yīng)的文件中給出了定義，但定義的內(nèi)容仍存在歧義。由于劃分不明確，且沒有相關(guān)的理論支撐，國內(nèi)許多學(xué)者對有償調(diào)峰和無償調(diào)峰的劃分做了補(bǔ)充。文獻(xiàn)[7]提出一種界定有償調(diào)峰和基礎(chǔ)調(diào)峰的新方法，該方法基于凸包重心法在機(jī)組不投油的情況下確定最小穩(wěn)燃值，并根據(jù)最小穩(wěn)燃值和最快降負(fù)荷率二維特性點(diǎn)中的凸包重心作為基本調(diào)峰臨界值，該理論依據(jù)補(bǔ)充了相關(guān)概念。文獻(xiàn)[8]從經(jīng)濟(jì)性和安全約束的角度出發(fā)，利用轉(zhuǎn)折點(diǎn)作為有償調(diào)峰和基礎(chǔ)調(diào)峰的分界點(diǎn)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)采用最小距離法求得。文獻(xiàn)[9]指出采用當(dāng)前的劃分方法是不科學(xué)的，為此提出調(diào)峰補(bǔ)償辦法應(yīng)該與電廠降出力幅度相關(guān)，應(yīng)用線性理論知識(shí)，把調(diào)峰容量占總?cè)萘康谋壤c補(bǔ)償費(fèi)用看做線性關(guān)系，再進(jìn)行線性計(jì)算。文獻(xiàn)[10]指出現(xiàn)有的規(guī)定和研究大多針對火電機(jī)組進(jìn)行劃分和討論，對水電機(jī)組的研究相對較少，為此提出一種劃分水電機(jī)組有償調(diào)峰有基礎(chǔ)調(diào)峰的方法，當(dāng)機(jī)組的出力小于區(qū)間值時(shí)，此時(shí)的電量為有償調(diào)峰部分，應(yīng)當(dāng)?shù)玫窖a(bǔ)償。

1.2 調(diào)峰費(fèi)用計(jì)算

當(dāng)機(jī)組作為補(bǔ)償調(diào)峰機(jī)組時(shí)，調(diào)峰費(fèi)用的補(bǔ)償方式通常有兩種：一種是依據(jù)輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制，直接向參與調(diào)峰任務(wù)的機(jī)組支付相關(guān)的費(fèi)用；另一種是機(jī)組之間可以轉(zhuǎn)讓調(diào)峰權(quán)，通過這種方式來獲得收益。文獻(xiàn)[11]提出了調(diào)峰權(quán)的概念，發(fā)電機(jī)組之間根據(jù)調(diào)節(jié)能力的強(qiáng)弱可以轉(zhuǎn)讓或買入調(diào)峰權(quán)，轉(zhuǎn)讓調(diào)峰權(quán)可以獲取相應(yīng)的利益，買入調(diào)峰權(quán)可以減少機(jī)組啟停的次數(shù)，以減少經(jīng)濟(jì)損失，各機(jī)組之間通過這樣的方式來滿足系統(tǒng)調(diào)峰的需求。文獻(xiàn)[12]研究調(diào)峰權(quán)交易，并給出了滿足社會(huì)效益最大化為目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型。文獻(xiàn)[13]將轉(zhuǎn)讓電量定義為有償調(diào)峰電量，機(jī)組可以通過交易機(jī)制得到這部分有償費(fèi)用，轉(zhuǎn)讓電量由實(shí)際發(fā)電量減去權(quán)益電量所得。

1.3 費(fèi)用分?jǐn)偡椒ㄓ?jì)算

在龐大的電力系統(tǒng)中，各元件之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，導(dǎo)致電力市場經(jīng)濟(jì)成分關(guān)系分?jǐn)偛还降膯栴}，電力市場費(fèi)用分?jǐn)偘ü渤杀?、公共利潤的分?jǐn)偂ｋ娋W(wǎng)的一端連著機(jī)組，一端連著負(fù)荷，機(jī)組與負(fù)荷之間有著復(fù)雜的連接關(guān)系，它們之間的相互作用與公共成本的分?jǐn)傆嘘P(guān)。如何公平地分?jǐn)偣渤杀境蔀闊衢T的研究問題，目前有關(guān)于調(diào)峰費(fèi)用分?jǐn)倖栴}的研究現(xiàn)狀如下。

文獻(xiàn)[14]采用了傳統(tǒng)的比例法，每臺(tái)機(jī)組的分?jǐn)傎M(fèi)用與機(jī)組的上網(wǎng)電量成正比，分?jǐn)傎M(fèi)用由各臺(tái)機(jī)組公共承擔(dān)。文獻(xiàn)[15]提出一種工程分?jǐn)偡椒?，根?jù)計(jì)算機(jī)組每日各個(gè)時(shí)間段前后出力變化率總和，依據(jù)出力改變量得到相應(yīng)的有償調(diào)峰費(fèi)用。上述兩種方法原理簡單，運(yùn)算過程簡便，但沒有體現(xiàn)公平的原則，失去了調(diào)峰的基本涵義，除此之外在分?jǐn)偟倪^程中還會(huì)出現(xiàn)交叉補(bǔ)貼的現(xiàn)象，破壞了市場規(guī)則，使機(jī)組失去了調(diào)峰的動(dòng)力。文獻(xiàn)[16]分析了水電機(jī)組的調(diào)峰價(jià)值，分析背景是水風(fēng)火組合機(jī)組系統(tǒng)，并提出基于Shapely值法將調(diào)峰費(fèi)用分?jǐn)傇诟魉姍C(jī)組間，但是該方法僅適合于機(jī)組較少的情況，一旦機(jī)組過多，很容易導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。針對文獻(xiàn)[16]出現(xiàn)的問題，文獻(xiàn)[15]做了相應(yīng)分析，通過簡化Shapley值法，將其成功運(yùn)用到機(jī)組過多時(shí)的有償調(diào)峰分?jǐn)倖栴}，雖然解決了機(jī)組組合過多的問題，但是計(jì)算誤差變大了。文獻(xiàn)[17]研究了如何在不同利益主體的水電廠間進(jìn)行補(bǔ)償金的分?jǐn)偟膯栴}，借鑒了Aumann-Shapely值的思路，將統(tǒng)計(jì)學(xué)理論引入Shapely值法，也是解決局中人增大時(shí)的組合爆炸問題，減少了計(jì)算量，但計(jì)算中的部分統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)的確定仍是難點(diǎn)。目前很多學(xué)者提出將合作博弈理論作為調(diào)峰費(fèi)用分?jǐn)偟睦碚撘罁?jù)，運(yùn)用核心、Shapley值法[18-22]等求解方法，有效解決調(diào)峰費(fèi)用分?jǐn)倖栴}。

2 調(diào)峰輔助服務(wù)市場分?jǐn)倷C(jī)制設(shè)計(jì)

2.1 考慮用戶側(cè)參與的調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)偡椒?/h3>

本文提出的考慮用戶側(cè)參與的調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)偡椒?，通過量化市場參與主體電力用戶當(dāng)日在峰時(shí)和谷時(shí)分?jǐn)傌?zé)任的大小，從而按責(zé)任大小比例進(jìn)行輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)?。首先，根?jù)電網(wǎng)當(dāng)日對調(diào)峰輔助服務(wù)的需求和市場統(tǒng)一出清的價(jià)格，確定當(dāng)日發(fā)電廠提供調(diào)峰輔助服務(wù)所產(chǎn)生的總費(fèi)用；接著，根據(jù)全網(wǎng)的日負(fù)荷曲線，計(jì)算當(dāng)日負(fù)荷峰時(shí)和谷時(shí)的臨界點(diǎn)；然后，計(jì)算出各電力用戶在峰時(shí)和谷時(shí)相對于其日平均負(fù)荷曲線的偏離情況，從而確定分?jǐn)傌?zé)任大?。蛔詈?，按比例將調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)用劃分為電廠側(cè)分?jǐn)傎M(fèi)用和用戶側(cè)分?jǐn)傎M(fèi)用，其中未提供調(diào)峰輔助服務(wù)的發(fā)電廠側(cè)按發(fā)電量比例進(jìn)行分?jǐn)?，電力用戶按?zé)任大小的比例進(jìn)行分?jǐn)?。該方法將電力用戶納入輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)傊黧w的方法，充分考慮了電力用戶責(zé)任劃分的公平性，實(shí)現(xiàn)輔助服務(wù)費(fèi)用的合理分?jǐn)偂?/p>

2.1.1 調(diào)峰輔助服務(wù)總費(fèi)用及市場出清

本章節(jié)所提及的調(diào)峰輔助服務(wù)主要包含實(shí)時(shí)深度調(diào)峰輔助服務(wù)和啟停調(diào)峰輔助服務(wù)。前者是指火電廠開機(jī)機(jī)組通過在日內(nèi)調(diào)減出力，使火電廠機(jī)組平均負(fù)荷率或最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷狀態(tài)下所對應(yīng)的調(diào)峰深度小于或等于有償調(diào)峰界限時(shí)提供的輔助服務(wù)；后者是指火電機(jī)組通過停機(jī)備用將低谷時(shí)段電力空間出讓給風(fēng)電、水電，在高峰時(shí)段重新啟動(dòng)，以適應(yīng)負(fù)荷增長的需求的輔助服務(wù)。

市場統(tǒng)一出清的價(jià)格是指發(fā)電廠商在日前對所提供輔助服務(wù)的進(jìn)行價(jià)格申報(bào)和集中競價(jià)，在日中電網(wǎng)調(diào)度中心根據(jù)排序后的輔助服務(wù)按低價(jià)調(diào)用，滿足市場需求的最后一位中標(biāo)供應(yīng)商的報(bào)價(jià)作為統(tǒng)一的市場出清邊際價(jià)格。

實(shí)時(shí)調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)用計(jì)算公式為

(1)

(2)

由發(fā)電廠提供的調(diào)峰輔助服務(wù)所產(chǎn)生的總費(fèi)用

(3)

式中：NG為提供實(shí)時(shí)深度調(diào)峰輔助服務(wù)的發(fā)電廠總數(shù)；Cd為提供啟停調(diào)峰輔助服務(wù)所產(chǎn)生的總費(fèi)用。

2.1.2 峰谷時(shí)臨界點(diǎn)計(jì)算

計(jì)算出全網(wǎng)日負(fù)荷曲線L(t)的日負(fù)荷平均值

(4)

求出全網(wǎng)日負(fù)荷曲線與其平均值的所有交點(diǎn)，記為Ln，交點(diǎn)的橫坐標(biāo)記為xn，其中n=1,2,…N，N為交點(diǎn)總數(shù)。

計(jì)算全網(wǎng)日負(fù)荷曲線在與日負(fù)荷平均值交點(diǎn)xn處的導(dǎo)數(shù)L′(xn)，n=1,2,…,N。若L′(xn)≥0，則xn為峰荷時(shí)段的起點(diǎn)，谷荷時(shí)段的終點(diǎn)，[xn-1,xn]為谷時(shí)段，[xn,xn+1]為峰時(shí)段；若L′(xn)<0，則xn為谷荷時(shí)段的起點(diǎn)，峰荷時(shí)段的終點(diǎn)，[xn-1,xn]為峰時(shí)段，[xn,xn+1]為谷時(shí)段。若單位統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)(日)一共有M個(gè)峰時(shí)段，U個(gè)谷時(shí)段，記第m個(gè)峰時(shí)段區(qū)間為Lp,m，m=1,2,…,M；第u個(gè)谷時(shí)段區(qū)間為Lv,u，u=1,2,…,U。

2.1.3 計(jì)算各電力用戶的分?jǐn)傌?zé)任

(5)

(6)

第j個(gè)電力用戶的分?jǐn)傌?zé)任

表1 市場主體發(fā)用電數(shù)據(jù)
Tab. 1 Market participant data MW

市場主體不同計(jì)量時(shí)刻的發(fā)用電負(fù)荷2:004:006:008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:0022:0024:00火電廠1(500 MW)231.8236.5238.5308.1342.5350.3363.0366.8352.5436.0405.7372.2火電廠2(250 MW)115.9118.2119.3154.0171.3175.2181.5183.4176.3218.0202.8186.1水電廠(400 MW)356.3377.7379.5354.2390.3364.4361.4386.8396.4351.3361.5367.6其他可再生能源發(fā)電廠(50 MW)41.110.845.348.133.142.66.715.647.66.750.04.4電力用戶1250.0250.0250.0250.0250.0250.0250.0250.0250.0250.0250.0250.0電力用戶2327.8328.8309.1268.2231.8234.2244.1224.1214.0194.4190.4235.2電力用戶3167.4164.4223.5346.2455.4448.2418.5478.5508.8567.6579.6445.2

Rj=Rp,j+Rv,j.

(7)

考慮到電力用戶的分?jǐn)傌?zé)任計(jì)算會(huì)出現(xiàn)負(fù)值的情況，這意味著該電力用戶夜間用電多，日間用電少，對電網(wǎng)負(fù)荷不會(huì)加劇峰谷差，也無需承擔(dān)責(zé)任。因此，當(dāng)Rj計(jì)算值為負(fù)值時(shí)，將其置0。

2.1.4 按比例系數(shù)α和β計(jì)算發(fā)電廠商和電力用戶的分?jǐn)偨痤~

定義α和β分別表示發(fā)電廠商與電力用戶的輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)偙?，則發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)的分?jǐn)偨痤~分別為

(8)

(9)

對于電廠側(cè)，由未提供調(diào)峰輔助服務(wù)的發(fā)電廠按上網(wǎng)電量比例進(jìn)行輔助服務(wù)費(fèi)用的分?jǐn)?，第i個(gè)發(fā)電廠商需承擔(dān)的費(fèi)輔助服務(wù)費(fèi)用

(10)

式中：FG,i為第i個(gè)未提供調(diào)峰輔助服務(wù)發(fā)電廠所需分?jǐn)偟妮o助服務(wù)費(fèi)用；LG,i為第i個(gè)未提供調(diào)峰輔助服務(wù)發(fā)電廠的日發(fā)電曲線。

對于用戶側(cè)，按照第2.1.3節(jié)計(jì)量的電力用戶分?jǐn)傌?zé)任來進(jìn)行分?jǐn)偨痤~的計(jì)算，具體計(jì)算公式如下。

(11)

式中：FC,j為第j個(gè)電力用戶所需分?jǐn)偟妮o助服務(wù)費(fèi)用；NC為參與分?jǐn)偟碾娏τ脩艨倲?shù)。

不難看出，通過調(diào)節(jié)分?jǐn)傁禂?shù)α和β，能夠調(diào)控電廠側(cè)和用戶側(cè)的分?jǐn)偨痤~比例。α和β通常是根據(jù)地區(qū)實(shí)際運(yùn)行情況來設(shè)定的，考慮到市場初期電力用戶對調(diào)峰輔助服務(wù)分?jǐn)傎M(fèi)用的接納程度不高，可適當(dāng)降低用戶的分?jǐn)傁禂?shù)β，即電力用戶需要分?jǐn)偟慕痤~較少。隨著市場的成熟和相關(guān)機(jī)制的完善，可逐步加大β。在最終，按照“誰受益、誰承擔(dān)”的原則，將大部分由電力用戶支付調(diào)峰費(fèi)用，即β?α。

2.2 市場運(yùn)作流程

市場運(yùn)作流程可以分為日前市場、日內(nèi)市場和日后市場。日前市場即是發(fā)電廠在前一天向調(diào)度中心申報(bào)調(diào)峰輔助服務(wù)，在申報(bào)時(shí)，必須考慮機(jī)組最大出力和最小出力的約束，滿足安全性。日內(nèi)市場即是在當(dāng)天參與調(diào)峰輔助服務(wù)，根據(jù)“按需調(diào)用、按序調(diào)用”的原則，優(yōu)先調(diào)用低價(jià)的調(diào)峰服務(wù)，出清邊際價(jià)格按照最后中標(biāo)的發(fā)電廠商結(jié)算。日后市場根據(jù)日內(nèi)實(shí)際調(diào)用結(jié)果，每日進(jìn)行電量電費(fèi)清算，賬目日清月結(jié)并向所有市場交易主體公開。

2.3 市場信息發(fā)布及結(jié)算

調(diào)峰輔助服務(wù)市場根據(jù)實(shí)時(shí)信息實(shí)時(shí)發(fā)布的原則，旨在提升電廠機(jī)組及用戶主動(dòng)調(diào)峰的積極性，進(jìn)而提升電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行水平。市場技術(shù)支持系統(tǒng)和電力交易平臺(tái)為信息發(fā)布提供有力保障，發(fā)布的信息包含實(shí)時(shí)、每日、每月等其他各類信息。

調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)用以日清月結(jié)的結(jié)算方式，與當(dāng)月電費(fèi)及其他輔助服務(wù)費(fèi)用一并結(jié)算，同步完成。調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)用由各用戶承擔(dān)，各電力用戶應(yīng)在當(dāng)月電費(fèi)總額的基礎(chǔ)上加上應(yīng)支付的輔助服務(wù)分?jǐn)傎M(fèi)用，增值稅發(fā)票可由電網(wǎng)企業(yè)開具。

3 算例分析

為驗(yàn)證該種分?jǐn)偰Ｊ侥軌驅(qū)崿F(xiàn)減輕發(fā)電廠負(fù)擔(dān)，公平地將部分輔助服務(wù)費(fèi)用在用戶側(cè)分?jǐn)偟哪康模瑢λ岢龅妮o助服務(wù)分?jǐn)偡绞竭M(jìn)行算例分析。所建模型中的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)由4個(gè)發(fā)電廠商和3個(gè)電力用戶組成，該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)某日的負(fù)荷曲線如圖1所示。

圖1 區(qū)域網(wǎng)絡(luò)日負(fù)荷曲線Fig.1 Regional network daily load curve

該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的3個(gè)電力用戶的用電曲線如圖2所示。為突出不同用電習(xí)慣的電力用戶在本分?jǐn)偰Ｐ椭惺罩闆r的差異，以具有代表性的3種負(fù)荷形式作為本模型電力用戶的實(shí)際用電習(xí)慣。其中，電力用戶1表示日用電習(xí)慣均勻平滑的用電曲線；電力用戶2表示日用電習(xí)慣與一般正常習(xí)慣相反，起到一定調(diào)峰作用的用電曲線；電力用戶3表示正常用電習(xí)慣的用戶用電曲線。

圖2 電力用戶日負(fù)荷曲線Fig.2 Electric power users’ daily load curves

考慮到調(diào)峰輔助服務(wù)旨在促進(jìn)清潔能源消納和保證電網(wǎng)功率平衡，因此以調(diào)峰問題相對嚴(yán)峻的汛期作為模型的背景。此時(shí)水電廠基本處于額定功率發(fā)電狀態(tài)，不具備調(diào)峰能力，是承擔(dān)輔助服務(wù)費(fèi)用的主體之一，核電的情況類似水電，也需承擔(dān)輔助服務(wù)費(fèi)用；其他可再生能源發(fā)電廠(風(fēng)和光)的發(fā)電具有隨機(jī)性、間歇性強(qiáng)的特點(diǎn)，也是費(fèi)用分?jǐn)偟闹黧w之一；不同裝機(jī)容量的火電廠則是作為提供調(diào)峰輔助服務(wù)的主體，無需承擔(dān)調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)用，并假定未有機(jī)組提供啟停調(diào)峰輔助服務(wù)。區(qū)域網(wǎng)絡(luò)各主體的用電或發(fā)電數(shù)據(jù)見表1，各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)設(shè)定見表2。

以傳統(tǒng)按電量比例進(jìn)行分?jǐn)偟姆绞?、不考慮用戶側(cè)參與的分?jǐn)偡绞胶捅疚乃岢龅目紤]用戶側(cè)參與的分?jǐn)偡绞竭M(jìn)行計(jì)算對比，3種分?jǐn)偡绞降膮^(qū)別如下：

a)按電量比例進(jìn)行分?jǐn)偟姆绞剑悍謹(jǐn)傊黧w為區(qū)域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有并網(wǎng)發(fā)電廠，各電廠按上網(wǎng)電量的比例進(jìn)行輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)?，電力用戶不參與分?jǐn)偂?/p>

b)用戶側(cè)不參與的分?jǐn)偡绞剑悍謹(jǐn)傊黧w為區(qū)域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不提供調(diào)峰輔助服務(wù)的發(fā)電廠，由不提供調(diào)峰服務(wù)的電廠按各自上網(wǎng)電量比例進(jìn)行費(fèi)用分?jǐn)偅娏τ脩舨粎⑴c分?jǐn)偂?/p>

c)用戶側(cè)參與的分?jǐn)偡绞剑悍謹(jǐn)傊黧w為區(qū)域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不提供調(diào)峰輔助服務(wù)的發(fā)電廠和電力用戶。按比例系數(shù)將調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)用劃分為電廠側(cè)分?jǐn)傎M(fèi)用和用戶側(cè)分?jǐn)傎M(fèi)用，其中發(fā)電廠側(cè)按發(fā)電量比例進(jìn)行分?jǐn)?，電力用戶按?zé)任大小的比例進(jìn)行分?jǐn)偂?/p>

3種分?jǐn)偡绞接?jì)算結(jié)果見表3。

表2 模型參數(shù)設(shè)定
Tab. 2 Model parameters

參數(shù)取值參數(shù)取值深度調(diào)峰價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)/[元·(kWh)-1]0.3日計(jì)量周期總數(shù)12有償調(diào)峰界限50%分?jǐn)傁禂?shù)比4∶1計(jì)量周期/h2

表3 不同分?jǐn)偡绞浇Y(jié)果對比Tab. 3 Comparison of results of different allocation methods 元

由表3可得出以下結(jié)論：

a)在傳統(tǒng)的按電量比例進(jìn)行分?jǐn)偟姆绞街?，火電廠既作為調(diào)峰輔助服務(wù)的提供者，也作為費(fèi)用分?jǐn)偟闹黧w。在市場交易中由于各火電廠的報(bào)價(jià)是由成本和合理收益組成的，分?jǐn)傎M(fèi)用的存在會(huì)擾亂其報(bào)價(jià)策略，使火電廠不能根據(jù)自己的意愿報(bào)價(jià)獲取自己預(yù)想的收益。而另外兩種分?jǐn)偡绞讲粫?huì)出現(xiàn)該問題。

b)在考慮用戶側(cè)參與的輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)偡绞街?，能夠通過調(diào)節(jié)比例系數(shù)來將一部分費(fèi)用分?jǐn)傊劣脩魝?cè)處，相比于第2種分?jǐn)偡绞?，能夠部分減少未提供輔助服務(wù)發(fā)電廠的高額分?jǐn)傎M(fèi)用，同時(shí)對電力用戶進(jìn)行科學(xué)合理的責(zé)任定量并相應(yīng)進(jìn)行費(fèi)用分?jǐn)?。電力用?和電力用戶2的用電習(xí)慣由于不會(huì)加劇電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷差，因此無需分?jǐn)傒o助服務(wù)費(fèi)用；電力用戶3表示大部分用戶的用電情況，他們是電網(wǎng)產(chǎn)生調(diào)峰困難的重要原因之一，因此承擔(dān)了絕大多數(shù)用戶側(cè)所需要承擔(dān)的輔助服務(wù)費(fèi)用。但是由于日常居民用戶曲線相對固定，難以根據(jù)分?jǐn)傎M(fèi)用的高低進(jìn)行相應(yīng)修改，因此該種分?jǐn)偡绞綄用裼脩舻挠绊懣赡茌^大。為更公平、公正地處理分?jǐn)偅柽M(jìn)一步研究這些用戶類型調(diào)峰分?jǐn)傁禂?shù)的確定。

分析結(jié)果表明，本文所提出的費(fèi)用分?jǐn)偡绞侥軌蛴行p少提供輔助服務(wù)的發(fā)電廠的負(fù)擔(dān)，同時(shí)充分考慮了不同電力用戶的用電習(xí)慣差異，針對導(dǎo)致調(diào)峰困難的用戶進(jìn)行輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)?，而用電方式不造成電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差加劇的用戶無需承擔(dān)輔助服務(wù)費(fèi)用的分?jǐn)?，因此能夠?guī)范電力用戶的用電習(xí)慣，使總負(fù)荷曲線趨于平穩(wěn)。隨著各電力用戶的用電習(xí)慣越來越趨于平穩(wěn)，各發(fā)電廠提供調(diào)峰輔助服務(wù)的費(fèi)用隨之減少，因此所需分擔(dān)的輔助服務(wù)費(fèi)用也相應(yīng)降低，不會(huì)有缺少責(zé)任分?jǐn)傊黧w的情況出現(xiàn)。

4 結(jié)束語

本文提出的考慮用戶側(cè)參與的調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)偡椒▽㈦娏τ脩艏{入輔助服務(wù)費(fèi)用的分?jǐn)傊黧w，能夠減輕發(fā)電廠高額分?jǐn)傎M(fèi)用帶來的負(fù)擔(dān)；同時(shí)充分考慮了電力用戶在用電容量上的差異性，采用各市場主體日負(fù)荷的平均值作為基準(zhǔn)，能夠合理計(jì)量其責(zé)任。在該種分?jǐn)偡绞较?，對于加劇峰谷差的電力用戶其?jì)量的責(zé)任越大，所需支付的分?jǐn)偨痤~也越高。因此能夠規(guī)范電力用戶的用電行為，起到削峰填谷的作用，促進(jìn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定、高效節(jié)能的運(yùn)行。