基于多資源協(xié)同優(yōu)化的湖南調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

劉暢，孫晉，陳斌，楊睿茜，陳琳依，朱雙喆

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

0 引言

湖南多年來(lái)面臨著可再生能源集中發(fā)電時(shí)的電網(wǎng)調(diào)峰困難[1]。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年湖南省可再生能源發(fā)電量同比均大幅增加，其中風(fēng)電增幅超過(guò)30%，光伏增幅接近20%；新能源(風(fēng)電、光伏)最大日電量同比增長(zhǎng)達(dá)47%。在負(fù)荷側(cè)，居民用電和商業(yè)用電保持較快速度增長(zhǎng)，工業(yè)用電量比重仍然相對(duì)較低，電網(wǎng)平均峰谷差超過(guò)880萬(wàn)kW，同比上升9.91%，最大峰谷差率達(dá)59.87%。由于新能源發(fā)電量大幅增長(zhǎng)，且風(fēng)電具有明顯的反調(diào)節(jié)特性，加之電網(wǎng)峰谷差持續(xù)增大，為保高峰電力供應(yīng)，火電機(jī)組無(wú)法停機(jī)，各類(lèi)因素綜合導(dǎo)致電網(wǎng)低谷調(diào)峰十分困難。從結(jié)果上看，2020年湖南電網(wǎng)火電機(jī)組年內(nèi)深度調(diào)峰超過(guò)7 200臺(tái)次，最大調(diào)峰深度超過(guò)220萬(wàn)kW，但仍無(wú)法避免出現(xiàn)棄水棄風(fēng)棄光的情況。據(jù)測(cè)算，今后湖南電網(wǎng)峰谷差將繼續(xù)增大。同時(shí)，為推動(dòng)我國(guó)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型和實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，新能源裝機(jī)容量未來(lái)將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)，且保障清潔能源消納的政策要求只會(huì)更加嚴(yán)格?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，新能源消納矛盾將持續(xù)深化，電網(wǎng)調(diào)峰將更加困難，這對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰能力提出了更高的要求。

過(guò)去湖南火電機(jī)組深度調(diào)峰主要通過(guò)“兩個(gè)細(xì)則”(即《華中區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》和《華中區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》)進(jìn)行補(bǔ)償[2-3]，由于缺乏市場(chǎng)激勵(lì)，導(dǎo)致機(jī)組參與意愿低，電網(wǎng)深度調(diào)峰能力不足預(yù)期。解決該問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是建立相應(yīng)的電力輔助服務(wù)市場(chǎng)。2015年，標(biāo)志著新一輪電力改革揭幕的“9號(hào)文”中提到要以市場(chǎng)化原則建立輔助服務(wù)分擔(dān)共享新機(jī)制[4]。截至2020年底，福建、甘肅、山東、山西、南方(以廣東起步)、寧夏、江蘇、新疆、重慶、河北、上海、安徽、陜西、青海等共計(jì)5個(gè)區(qū)域電網(wǎng)和27個(gè)省級(jí)電網(wǎng)先后出臺(tái)了電力輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)則，并已啟動(dòng)試運(yùn)行或進(jìn)入正式運(yùn)行[5]。湖南電力輔助服務(wù)市場(chǎng)也于2020年11月開(kāi)始試運(yùn)行。

目前幾乎所有省份的電力輔助服務(wù)市場(chǎng)還處于積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和逐步修改完善的階段，加強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)交流，避免重復(fù)試錯(cuò)，對(duì)于既快又穩(wěn)地推進(jìn)電力輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)與完善有著重大意義。當(dāng)前，該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)主要集中于電力輔助服務(wù)市場(chǎng)的機(jī)制設(shè)計(jì)與優(yōu)化出清等純理論研究方面[6-10]，或介紹國(guó)外市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)[11-13]，而針對(duì)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)，落地于國(guó)內(nèi)具體電網(wǎng)、結(jié)合某電網(wǎng)具體特征進(jìn)行探究并基于某電網(wǎng)市場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行分析的文獻(xiàn)尚只覆蓋了少數(shù)省份。文獻(xiàn)[14]介紹了廣西調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的規(guī)則設(shè)計(jì)，并分析了相關(guān)技術(shù)支持系統(tǒng)的工程應(yīng)用情況。文獻(xiàn)[15]構(gòu)建了西南電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)，并測(cè)算了年度交易規(guī)模和經(jīng)濟(jì)效益。文獻(xiàn)[16]結(jié)合山西電網(wǎng)特點(diǎn)和政策背景，建立了現(xiàn)貨與深度調(diào)峰聯(lián)合優(yōu)化機(jī)制，分析了連續(xù)7天結(jié)算試運(yùn)行實(shí)際應(yīng)用結(jié)果，體現(xiàn)了其對(duì)解決山西電網(wǎng)調(diào)峰能力不足與新能源消納受限矛盾的有效性。尚未有文獻(xiàn)對(duì)湖南電力輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制及運(yùn)行情況進(jìn)行分析。

結(jié)合湖南電網(wǎng)實(shí)際情況，本文介紹湖南電力輔助服務(wù)市場(chǎng)(以調(diào)峰輔助服務(wù)為主)的交易定義與啟動(dòng)條件、組織與執(zhí)行、結(jié)算與分?jǐn)偟雀黜?xiàng)規(guī)則。建立一種多資源協(xié)同的日前—日內(nèi)兩階段調(diào)峰優(yōu)化機(jī)制，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰服務(wù)費(fèi)的最小化。接著，設(shè)計(jì)融合多個(gè)子系統(tǒng)的調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)系統(tǒng)，包含市場(chǎng)交易的各項(xiàng)功能，并能實(shí)現(xiàn)深度調(diào)峰的自動(dòng)化。最后，根據(jù)湖南調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的運(yùn)行情況，總結(jié)梳理相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和后續(xù)發(fā)展方向。

1 調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)

湖南省電力輔助服務(wù)市場(chǎng)包含深度調(diào)峰交易、啟停調(diào)峰交易、旋轉(zhuǎn)備用交易等多項(xiàng)交易品種。市場(chǎng)主體由火電、水電、風(fēng)電、光伏、抽水蓄能等發(fā)電企業(yè)，儲(chǔ)能、調(diào)相等輔助服務(wù)提供商，電網(wǎng)企業(yè)，參與市場(chǎng)交易的用電企業(yè)等組成。其中深度調(diào)峰交易、啟停調(diào)峰交易已有一定運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，本文主要針對(duì)該兩項(xiàng)交易品種進(jìn)行介紹和分析(簡(jiǎn)便起見(jiàn)，將該兩項(xiàng)交易品種合稱(chēng)為“調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)”)，并根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，以火電、抽水蓄能、儲(chǔ)能作為調(diào)峰服務(wù)提供者。

1.1 交易定義與啟動(dòng)

深度調(diào)峰交易:系統(tǒng)負(fù)備用不足或可再生能源消納困難時(shí)啟動(dòng)。賣(mài)方為火電廠(機(jī)組降低出力至核準(zhǔn)容量50%以下的調(diào)峰服務(wù))、抽蓄電站(抽水服務(wù))、儲(chǔ)能電站(充電服務(wù))等。買(mǎi)方主要為相應(yīng)交易周期內(nèi)產(chǎn)生上網(wǎng)電量的湖南電網(wǎng)內(nèi)市場(chǎng)主體，也包括通過(guò)湖南電網(wǎng)轉(zhuǎn)送跨區(qū)跨省電量的省外市場(chǎng)主體。需要注意，火電機(jī)組提供深度調(diào)峰服務(wù)時(shí)，因其仍有上網(wǎng)電量，故既是賣(mài)方也是買(mǎi)方。

啟停調(diào)峰交易:預(yù)計(jì)系統(tǒng)負(fù)備用不足且深度調(diào)峰交易無(wú)法滿足電網(wǎng)調(diào)峰需求時(shí)啟動(dòng)。賣(mài)方為火電廠，即火電機(jī)組在負(fù)荷低谷期停機(jī)，24 h內(nèi)完成一次停機(jī)解列和一次啟動(dòng)并網(wǎng)。買(mǎi)方與深度調(diào)峰交易相同。

1.2 交易組織與執(zhí)行

深度調(diào)峰交易:每15 min為一個(gè)交易時(shí)段，全天共計(jì)96個(gè)交易時(shí)段。賣(mài)方日前申報(bào)信息，其中，火電機(jī)組從核準(zhǔn)容量50%起每下調(diào)5%為一檔，按照非遞減原則逐檔報(bào)價(jià)，抽蓄電站和儲(chǔ)能電站分別按抽水、充電電量報(bào)價(jià)。定價(jià)機(jī)制為事后價(jià)格，即以交易時(shí)段調(diào)度指令下達(dá)的機(jī)組實(shí)際負(fù)荷率所對(duì)應(yīng)的報(bào)價(jià)為出清價(jià)格。初期市場(chǎng)與計(jì)劃并存的環(huán)境下，抽蓄電站和儲(chǔ)能電站按計(jì)劃優(yōu)先調(diào)用時(shí)，為維護(hù)市場(chǎng)公平，其出清價(jià)格為該交易時(shí)段被調(diào)用的各類(lèi)市場(chǎng)主體最低報(bào)價(jià)。若用盡全部申報(bào)容量后，仍無(wú)法滿足調(diào)峰需求，調(diào)度機(jī)構(gòu)可以調(diào)峰總服務(wù)費(fèi)最低為原則，逐檔強(qiáng)制調(diào)用未申報(bào)機(jī)組的深度調(diào)峰能力，強(qiáng)制調(diào)用的出清價(jià)格為該交易時(shí)段內(nèi)同負(fù)荷率區(qū)間申報(bào)機(jī)組最低報(bào)價(jià)。日前形成運(yùn)行日發(fā)電調(diào)度計(jì)劃，運(yùn)行日內(nèi)調(diào)度機(jī)構(gòu)可根據(jù)實(shí)際調(diào)峰需求，實(shí)時(shí)組織深度調(diào)峰交易，予以修正調(diào)整。

啟停調(diào)峰交易:賣(mài)方日前申報(bào)信息，按照火電機(jī)組核準(zhǔn)容量等級(jí)申報(bào)啟停調(diào)峰價(jià)格。定價(jià)機(jī)制為按報(bào)價(jià)支付模式(pay-as-bid，PAB)，出清價(jià)格即被調(diào)用機(jī)組報(bào)價(jià)。日前形成運(yùn)行日火電機(jī)組啟停計(jì)劃，運(yùn)行日內(nèi)調(diào)控機(jī)構(gòu)可根據(jù)實(shí)際調(diào)峰需要優(yōu)化調(diào)整啟停時(shí)間和順序。

1.3 交易結(jié)算與分?jǐn)?/h3>

深度調(diào)峰交易:火電廠、抽蓄電站、儲(chǔ)能電站等市場(chǎng)主體通過(guò)提供深度調(diào)峰服務(wù)可獲得相應(yīng)的服務(wù)費(fèi)，計(jì)算方式為交易時(shí)段各主體深度調(diào)峰電量與中標(biāo)價(jià)格的乘積，并乘上調(diào)節(jié)系數(shù)K(當(dāng)前設(shè)定為1)，以調(diào)控深度調(diào)峰服務(wù)費(fèi)總額。深度調(diào)峰總服務(wù)費(fèi)由對(duì)應(yīng)交易時(shí)段內(nèi)存在上網(wǎng)電量的市場(chǎng)主體按上網(wǎng)電量比例進(jìn)行分?jǐn)?，提供深度調(diào)峰服務(wù)的火電機(jī)組同樣有分?jǐn)偭x務(wù)?？紤]不同類(lèi)別市場(chǎng)主體在深度調(diào)峰服務(wù)中的受益差異，設(shè)置分?jǐn)傉{(diào)節(jié)系數(shù)Ki。因而某一市場(chǎng)主體在某一交易時(shí)段深度調(diào)峰總服務(wù)費(fèi)中的分?jǐn)偙壤秊?其中Ki為市場(chǎng)主體i對(duì)應(yīng)的分?jǐn)傉{(diào)節(jié)系數(shù)，Wi為市場(chǎng)主體i在該時(shí)段內(nèi)的上網(wǎng)電量。

啟停調(diào)峰交易:啟停調(diào)峰服務(wù)費(fèi)按啟停調(diào)峰臺(tái)次計(jì)算，即調(diào)用機(jī)組啟停調(diào)峰臺(tái)次與中標(biāo)價(jià)格相乘。其分?jǐn)倷C(jī)制與深度調(diào)峰服務(wù)費(fèi)分?jǐn)倷C(jī)制相同。

1.4 強(qiáng)制調(diào)用與考核

強(qiáng)制調(diào)用是計(jì)劃與市場(chǎng)雙軌并行背景下，考慮市場(chǎng)化電網(wǎng)調(diào)峰資源嚴(yán)重不足的情況，為保障電網(wǎng)安全，采取的一種非市場(chǎng)化手段。強(qiáng)制調(diào)用的基礎(chǔ)條件即是:所有調(diào)峰市場(chǎng)(包含深度調(diào)峰和啟停調(diào)峰)申報(bào)設(shè)備容量均已調(diào)用，仍不能滿足電網(wǎng)調(diào)峰需求。被強(qiáng)制調(diào)用的未申報(bào)機(jī)組，深度調(diào)峰市場(chǎng)下，按該交易時(shí)段內(nèi)同負(fù)荷率區(qū)間申報(bào)機(jī)組最低報(bào)價(jià)結(jié)算，啟停調(diào)峰市場(chǎng)下按該交易時(shí)段同一容量等級(jí)火電機(jī)組最低報(bào)價(jià)結(jié)算。為避免賣(mài)方結(jié)盟濫用市場(chǎng)力等問(wèn)題出現(xiàn)，若全市場(chǎng)無(wú)機(jī)組申報(bào)，則強(qiáng)制調(diào)用為無(wú)償調(diào)用。

為督促機(jī)組在規(guī)定時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確執(zhí)行深度調(diào)峰指令或啟停調(diào)峰指令，湖南調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)設(shè)計(jì)了配套的考核評(píng)價(jià)體系。深度調(diào)峰交易中，因自身原因?qū)е抡{(diào)峰實(shí)際電量小于調(diào)峰中標(biāo)電量的，10%及以下的免于考核；10%以上的，按履約可得調(diào)峰費(fèi)用與實(shí)際可得調(diào)峰費(fèi)用的差值的20%予以考核；調(diào)峰實(shí)際電量大于調(diào)峰中標(biāo)電量的，有益于深度調(diào)峰，可免于考核。其中，調(diào)峰中標(biāo)電量為從調(diào)度下發(fā)指令開(kāi)始對(duì)該交易周期內(nèi)的出清指令深調(diào)電量進(jìn)行積分計(jì)算，調(diào)峰實(shí)際電量為對(duì)該時(shí)段的電廠機(jī)組實(shí)際深調(diào)電量進(jìn)行積分計(jì)算。啟停調(diào)峰交易中，因自身原因?qū)е聼o(wú)法履約的，按履約可得啟停調(diào)峰費(fèi)用的10%予以考核；延遲停機(jī)或并網(wǎng)30 min及以?xún)?nèi)的，考慮到機(jī)組性能差異和實(shí)際調(diào)度指令下發(fā)時(shí)間偏差，可免于考核?？己速M(fèi)用獨(dú)立于服務(wù)費(fèi)和分?jǐn)傎M(fèi)進(jìn)行單獨(dú)核算，主要用于緊急短時(shí)調(diào)峰服務(wù)費(fèi)等支出，如有剩余則納入年度清算。

2 多資源協(xié)同調(diào)峰優(yōu)化機(jī)制

結(jié)合湖南電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)參與情況、市場(chǎng)環(huán)境等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種綜合火電、抽蓄、儲(chǔ)能的多資源協(xié)同調(diào)峰優(yōu)化機(jī)制，通過(guò)日前—日內(nèi)兩階段優(yōu)化，在滿足系統(tǒng)深度調(diào)峰需求的同時(shí)盡可能降低調(diào)峰服務(wù)費(fèi)。

2.1 日前深度調(diào)峰與啟停調(diào)峰聯(lián)合出清

日前調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)以運(yùn)行日調(diào)峰服務(wù)費(fèi)總額最小化為目標(biāo)，根據(jù)出清結(jié)果確定運(yùn)行日火電機(jī)組啟停調(diào)峰計(jì)劃、抽蓄電站機(jī)組抽水電力曲線及儲(chǔ)能電站充電功率計(jì)劃曲線，而火電機(jī)組深度調(diào)峰電力出清結(jié)果不作為運(yùn)行日?qǐng)?zhí)行依據(jù)。

約束條件包括:

1)系統(tǒng)平衡約束

系統(tǒng)約束除平衡約束外，還包括線路潮流約束、斷面潮流約束等電網(wǎng)安全約束，均為常見(jiàn)約束條件，可參考文獻(xiàn)[17]，此處不再贅述。

2)火電機(jī)組約束

①最小連續(xù)開(kāi)、停機(jī)時(shí)間約束

②最大啟停次數(shù)

考慮啟停調(diào)峰對(duì)機(jī)組工況的影響，限定單日內(nèi)同一臺(tái)火電機(jī)組最多參與一次啟停調(diào)峰，即停、開(kāi)一次。

③爬坡約束

④深調(diào)電力約束

設(shè)定深度調(diào)峰以機(jī)組額定容量的5%為一檔。

考慮到實(shí)際運(yùn)行中，可能出現(xiàn)同一機(jī)組不同深度調(diào)峰檔位報(bào)價(jià)相同的情況，為避免上一檔位尚未調(diào)用完畢即調(diào)用下一檔位的情況出現(xiàn)，需限定:

⑤火電機(jī)組開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)約束

源于祁韶直流的穩(wěn)定控制需要，根據(jù)負(fù)荷情況、祁韶直流功率等，湖南電網(wǎng)對(duì)于負(fù)荷中心火電機(jī)組開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)有相應(yīng)要求，因而啟停調(diào)峰時(shí)需保證:

式中，Ω為負(fù)荷中心火電機(jī)組集合；Mt為t時(shí)刻負(fù)荷中心機(jī)組開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)要求。

3)抽蓄機(jī)組約束

①電量約束

考慮現(xiàn)階段計(jì)劃與市場(chǎng)并存的背景，為保證負(fù)荷高峰時(shí)段抽蓄電站發(fā)電能力，對(duì)其在負(fù)荷低谷時(shí)段的抽水電量仍有計(jì)劃要求。

式中，WPS為抽蓄電站計(jì)劃電量；WPSmax為最大抽水容量。

②啟停次數(shù)約束

結(jié)合抽蓄電站實(shí)際運(yùn)行情況與要求，同樣限定其在單個(gè)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)啟動(dòng)時(shí)段只能開(kāi)、停一次。

4)儲(chǔ)能電站約束

①容量約束

②充電功率約束

2.2 日內(nèi)深度調(diào)峰實(shí)時(shí)出清

運(yùn)行日內(nèi)，火電機(jī)組啟停調(diào)峰、抽蓄電站機(jī)組抽水電力曲線及儲(chǔ)能電站充電功率曲線按照日前深度調(diào)峰與啟停調(diào)峰聯(lián)合出清結(jié)果執(zhí)行。根據(jù)電網(wǎng)調(diào)峰需求，實(shí)時(shí)組織深度調(diào)峰交易，出清獲得火電機(jī)組深度調(diào)峰電力，作為對(duì)應(yīng)機(jī)組的實(shí)時(shí)調(diào)度指令。優(yōu)化目標(biāo)為深度調(diào)峰服務(wù)費(fèi)最小化。

1)系統(tǒng)平衡約束

2)火電機(jī)組約束

為避免上一檔位尚未調(diào)用完畢即調(diào)用下一檔位的情況出現(xiàn)，需限定:

且變化量仍需滿足機(jī)組爬坡約束:

電力市場(chǎng)化改革的特征和方向?yàn)橹悄芑⒆詣?dòng)化。鑒于市場(chǎng)規(guī)則的相對(duì)復(fù)雜，傳統(tǒng)基于人工計(jì)算、電話口頭下令的深度調(diào)峰模式已無(wú)法適應(yīng)當(dāng)下的調(diào)度環(huán)境。湖南調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)建立了多個(gè)技術(shù)支持子系統(tǒng)，基于“功能獨(dú)立、數(shù)據(jù)交互”的原則，結(jié)合已有調(diào)度業(yè)務(wù)系統(tǒng)，形成一套完整的調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)系統(tǒng)。

3.1 系統(tǒng)流程

時(shí)間上，湖南調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)系統(tǒng)運(yùn)作流程如圖1所示。

圖1 調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)系統(tǒng)流程

1)D-1(競(jìng)價(jià))日，賣(mài)方通過(guò)市場(chǎng)系統(tǒng)平臺(tái)提交申報(bào)信息，系統(tǒng)根據(jù)市場(chǎng)主體報(bào)價(jià)、負(fù)荷預(yù)測(cè)、外電計(jì)劃等信息，預(yù)測(cè)D日深度調(diào)峰或啟停調(diào)峰需求時(shí)段(即市場(chǎng)開(kāi)啟時(shí)段)，以每15 min為一個(gè)點(diǎn)，基于市場(chǎng)規(guī)則，出清獲得D日火電機(jī)組啟停調(diào)峰計(jì)劃及深度調(diào)峰出力曲線、抽蓄機(jī)組抽水計(jì)劃、儲(chǔ)能電站充電計(jì)劃。其中火電機(jī)組深度調(diào)峰出力曲線不作為D日的執(zhí)行依據(jù)，其余出清結(jié)果均需剛性執(zhí)行(調(diào)度機(jī)構(gòu)可在市場(chǎng)規(guī)則范圍內(nèi)視電網(wǎng)實(shí)際情況調(diào)整)。

2)D(運(yùn)行)日，以日前確定的火電機(jī)組啟停調(diào)峰計(jì)劃、抽蓄機(jī)組抽水計(jì)劃、儲(chǔ)能電站充電計(jì)劃為邊界，根據(jù)日前封存的報(bào)價(jià)信息與實(shí)時(shí)供需偏差平衡需求，基于市場(chǎng)規(guī)則，出清獲得火電機(jī)組深度調(diào)峰電力指令。并監(jiān)測(cè)火電機(jī)組實(shí)際深調(diào)量，對(duì)調(diào)整不到位的機(jī)組進(jìn)行考核。

3)D+1日，對(duì)前日深度調(diào)峰、啟停調(diào)峰機(jī)組調(diào)用情況、服務(wù)費(fèi)和分?jǐn)傎M(fèi)進(jìn)行計(jì)算，考核費(fèi)用單獨(dú)核算。服務(wù)費(fèi)、分?jǐn)傎M(fèi)、考核費(fèi)均采用“日清月結(jié)”模式。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖2所示，湖南調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)系統(tǒng)包括一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)支持系統(tǒng)，即調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)交易技術(shù)支持系統(tǒng)，多個(gè)關(guān)聯(lián)技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)，如D5000系統(tǒng)、智能平衡系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交互系統(tǒng)等。調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)交易技術(shù)支持系統(tǒng)又包含日前深度調(diào)峰、啟停調(diào)峰聯(lián)合出清、日內(nèi)深度調(diào)峰實(shí)時(shí)出清、服務(wù)費(fèi)分?jǐn)偨Y(jié)算與考核等功能模塊。

圖2 調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)間交互主要發(fā)生在日內(nèi)深度調(diào)峰實(shí)時(shí)優(yōu)化階段:

1)D5000系統(tǒng)是電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)，向調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)交易技術(shù)支持系統(tǒng)提供機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并為智能平衡系統(tǒng)提供電網(wǎng)實(shí)時(shí)供需情況。

2)智能平衡系統(tǒng)是湖南電網(wǎng)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的一套智能調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠從D5000獲取的電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息，根據(jù)超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)等，計(jì)算供需偏差。調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)未開(kāi)啟時(shí)，自動(dòng)通過(guò)AGC系統(tǒng)向機(jī)組下發(fā)出力指令，調(diào)整平衡省間聯(lián)絡(luò)線。調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)開(kāi)啟時(shí)，自動(dòng)向調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)交易技術(shù)支持系統(tǒng)發(fā)送深度調(diào)峰電力需求總量。

3)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)交易技術(shù)支持系統(tǒng)在接收到深度調(diào)峰電力需求總量后(該總量也可由調(diào)度員手動(dòng)輸入)，基于市場(chǎng)規(guī)則，實(shí)時(shí)開(kāi)展深度調(diào)峰交易出清，獲得各機(jī)組深度調(diào)峰電力要求，并將其發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)交互系統(tǒng)。

4)網(wǎng)絡(luò)交互系統(tǒng)是湖南電網(wǎng)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的一套網(wǎng)絡(luò)化指令系統(tǒng)，功能包括檢修操作、調(diào)度下令等，旨在實(shí)現(xiàn)調(diào)度業(yè)務(wù)聯(lián)系全面網(wǎng)絡(luò)化。其接收到各機(jī)組深度調(diào)峰電力要求后，將其轉(zhuǎn)化為出力調(diào)整指令下發(fā)至各相關(guān)廠站。

4 工程實(shí)踐

自2020年11月以來(lái)，湖南調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的試運(yùn)行已取得一定成果，并對(duì)日內(nèi)深度調(diào)峰市場(chǎng)出清機(jī)制、交易系統(tǒng)設(shè)計(jì)等進(jìn)行了長(zhǎng)期的工程實(shí)踐。市場(chǎng)初期，日前部分在實(shí)際運(yùn)行中仍以原有計(jì)劃性工作模式為主。

4.1 試運(yùn)行效果分析

4.1.1深度挖掘系統(tǒng)調(diào)峰能力

一方面，湖南建立調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)前，火電提供的深度調(diào)峰服務(wù)補(bǔ)償是通過(guò)“兩項(xiàng)細(xì)則”來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但參與分?jǐn)偟氖袌?chǎng)主體僅為220 kV及以上并網(wǎng)的電源；而220 kV及以上并網(wǎng)的機(jī)組中，火電裝機(jī)容量占比約65%，導(dǎo)致深度調(diào)峰補(bǔ)償費(fèi)用主要由火電機(jī)組分?jǐn)偅幱凇白约航o自己付費(fèi)”的狀況；而主要受益的風(fēng)電及無(wú)調(diào)節(jié)能力中小水電不需要分?jǐn)傎M(fèi)用，未能體現(xiàn)出“誰(shuí)受益、誰(shuí)承擔(dān)”的原則。因此，各火電廠提供深度調(diào)峰意愿低，機(jī)組升級(jí)改造推進(jìn)緩慢，機(jī)組深度調(diào)峰能力普遍較低，一般只能下調(diào)出力至裝機(jī)容量的40%～45%。另一方面，湖南省內(nèi)化學(xué)儲(chǔ)能及抽水蓄能盡管每年為系統(tǒng)提供了大量的輔助服務(wù)，卻基本上無(wú)有效的盈利模式，主要通過(guò)電網(wǎng)公司補(bǔ)貼來(lái)維持運(yùn)營(yíng)。在此背景下，發(fā)電集團(tuán)或民間資本極少有意愿投資相關(guān)項(xiàng)目。

調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)開(kāi)啟后，資源配置得以?xún)?yōu)化，火電廠、化學(xué)儲(chǔ)能及抽水蓄能電站均能通過(guò)提供調(diào)峰輔助服務(wù)有效獲利。一方面，極大提高了火電機(jī)組的深度調(diào)峰意愿，改造后絕大部分火電機(jī)組出力可降至裝機(jī)容量的33%，個(gè)別機(jī)組甚至可低于30%；另一方面，已有多家企業(yè)表達(dá)出投資化學(xué)儲(chǔ)能及抽蓄項(xiàng)目的意向。上述市場(chǎng)建設(shè)成果對(duì)挖掘調(diào)峰能力、擴(kuò)充調(diào)峰資源起到了至關(guān)重要的作用。尤其是在消納困難期間，通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制將火力發(fā)電騰出空間，為可再生能源讓路，有效提升可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重，符合我國(guó)“碳中和、碳達(dá)峰”能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略需求。

4.1.2大幅提高調(diào)度工作效率鑒于深度調(diào)峰需根據(jù)湖南調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)則進(jìn)行，且交易規(guī)則復(fù)雜，若仍采用以前電話口頭下令的模式會(huì)極大增加調(diào)度員工作強(qiáng)度，且可能出現(xiàn)執(zhí)行不到位、執(zhí)行錯(cuò)誤等現(xiàn)象。據(jù)測(cè)算，即使參照市場(chǎng)出清結(jié)果，由調(diào)度員逐一電話通知各廠站執(zhí)行深調(diào)指令，全部指令下發(fā)至少需要3 min，其滯后性極易導(dǎo)致省間聯(lián)絡(luò)線功率與頻率偏差控制指標(biāo)(簡(jiǎn)稱(chēng)為“CPS指標(biāo)”)被考核。調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)系統(tǒng)建立后，通過(guò)多系統(tǒng)交互協(xié)同，極大提高了深調(diào)指令下發(fā)的效率及精度。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)下令模式下，從市場(chǎng)出清到電廠接受指令全流程均由系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，平均時(shí)長(zhǎng)約為10 s，大幅提升市場(chǎng)規(guī)則執(zhí)行的正確性與時(shí)效性，簡(jiǎn)化調(diào)度員執(zhí)行強(qiáng)度。同時(shí)，指令下發(fā)精度已達(dá)到了0.1 MW，更為精準(zhǔn)反應(yīng)系統(tǒng)的調(diào)峰需求，提高了CPS指標(biāo)。

4.1.3明顯提升機(jī)組執(zhí)行到位率

在調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)系統(tǒng)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，配合建立調(diào)峰輔助服務(wù)考核評(píng)價(jià)體系，將所有參與提供調(diào)峰輔助服務(wù)的市場(chǎng)主體的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，并對(duì)執(zhí)行不到位的情況進(jìn)行考核，督促相關(guān)機(jī)組進(jìn)行整改，提升服務(wù)質(zhì)量。

4.2 經(jīng)驗(yàn)與展望

梳理總結(jié)湖南調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)的問(wèn)題，主要有以下兩點(diǎn)經(jīng)驗(yàn):

1)應(yīng)兼顧規(guī)則的嚴(yán)密性與簡(jiǎn)潔性。在規(guī)則制定過(guò)程中，應(yīng)充分開(kāi)展調(diào)研，積極與政府、調(diào)度、發(fā)電企業(yè)及用戶(hù)溝通，在保證公平公正公開(kāi)的前提下盡量?jī)?yōu)化精簡(jiǎn)整體流程，讓規(guī)則更具執(zhí)行性。

2)應(yīng)建立完善的市場(chǎng)測(cè)算機(jī)制。對(duì)服務(wù)費(fèi)、分?jǐn)倷C(jī)制的準(zhǔn)確建模測(cè)算，可確保規(guī)則及相關(guān)參數(shù)制定合理合法，且能滿足政府及各監(jiān)管機(jī)構(gòu)建立市場(chǎng)的初衷，樹(shù)立良好的發(fā)展導(dǎo)向。

從發(fā)展的角度來(lái)看，隨著電力市場(chǎng)改革深入，有以下幾個(gè)方面需重點(diǎn)關(guān)注:

1)需加強(qiáng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與完整性整治。市場(chǎng)建立需要采集大量電網(wǎng)及市場(chǎng)主體的運(yùn)行信息。未來(lái)現(xiàn)貨市場(chǎng)對(duì)于數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)處理能力的要求會(huì)更高。高質(zhì)量的數(shù)據(jù)是市場(chǎng)建設(shè)的必要條件，可提前開(kāi)展相關(guān)數(shù)據(jù)工作，為將來(lái)市場(chǎng)建設(shè)夯實(shí)基礎(chǔ)。

2)需加強(qiáng)數(shù)據(jù)規(guī)模承受能力與網(wǎng)絡(luò)安全。市場(chǎng)的建設(shè)必然伴隨著海量市場(chǎng)主體的接入，目前國(guó)內(nèi)仍主要采用單邊市場(chǎng)模式，用戶(hù)側(cè)參與市場(chǎng)后，市場(chǎng)主體可能呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，而在此基礎(chǔ)上，網(wǎng)絡(luò)安全性仍需保證。

3)需研究多級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)聯(lián)合出清機(jī)制。隨著市場(chǎng)不斷成熟，后期將有更多低電壓等級(jí)的市場(chǎng)主體參與，如何確保市場(chǎng)出清結(jié)果滿足各電壓等級(jí)電網(wǎng)的安全約束，如何聯(lián)合多級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)、多電壓等級(jí)市場(chǎng)主體統(tǒng)一出清，是未來(lái)需要研究的課題。

4)需研究調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)系統(tǒng)與其他市場(chǎng)系統(tǒng)的交互銜接方式。電力市場(chǎng)改革深入后，省內(nèi)現(xiàn)貨、省間現(xiàn)貨等均將建立相應(yīng)的技術(shù)支持系統(tǒng)，如何整合各市場(chǎng)系統(tǒng)，構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的市場(chǎng)平臺(tái)，在按照各市場(chǎng)規(guī)則運(yùn)行、銜接的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化市場(chǎng)主體操作復(fù)雜度，是未來(lái)需要思考的問(wèn)題。

5 結(jié)論

湖南省電力輔助服務(wù)市場(chǎng)從規(guī)則發(fā)布、啟動(dòng)試運(yùn)行至今已逾半年，市場(chǎng)運(yùn)行情況良好。本文介紹了輔助服務(wù)市場(chǎng)中深度調(diào)峰與啟停調(diào)峰兩項(xiàng)主要在運(yùn)基本市場(chǎng)規(guī)則?？紤]湖南電網(wǎng)實(shí)際情況，構(gòu)建了“火電—抽蓄—儲(chǔ)能”多資源協(xié)調(diào)、“日前—日內(nèi)”兩階段優(yōu)化的調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)出清機(jī)制，為湖南調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的完善提供了理論支撐。同時(shí)，充分利用調(diào)度機(jī)構(gòu)自動(dòng)化系統(tǒng)，基于“功能獨(dú)立、數(shù)據(jù)交互”的原則，設(shè)計(jì)了一套完整的調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)系統(tǒng)，為現(xiàn)有技術(shù)支持系統(tǒng)的完善與后續(xù)系統(tǒng)的建設(shè)提供構(gòu)想框架。其中，日內(nèi)深度調(diào)峰交易相關(guān)系統(tǒng)已有較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，各系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，數(shù)據(jù)交互良好。根據(jù)市場(chǎng)運(yùn)行情況，分析了湖南調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)啟動(dòng)以來(lái)取得的顯著成效，總結(jié)市場(chǎng)建設(shè)、運(yùn)行過(guò)程中獲得的豐富經(jīng)驗(yàn)，提煉市場(chǎng)改革繼續(xù)深入的發(fā)展需求，為國(guó)內(nèi)調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的建設(shè)與完善提供實(shí)踐參考，提前為電力系統(tǒng)更好適應(yīng)未來(lái)清潔低碳轉(zhuǎn)型和“雙碳”發(fā)展進(jìn)行布局。