（电力系统及其自动化专业论文）上海地区发电侧电力市场（主要）辅助服务的市场模式研究.pdf

? j ：( 【 j 蔷天垒丘冬 海地区发l u 侧也力市场( 土筮) 辅助j 艟务的市场模- c 州，( a n c l l l a r ys e r v i c e sa n di t sp r i c i n g i ns h a n g h a ip o w e rg e n e r a t i o nm a r k e t a b s t r a c t w i t ht h ed e e pd e v e l o p m e n to fc h i n e s ee l e c t r i c i t yi n d u s t r y sd e r e g u l a t er e f o r m ，e a c h e x p e r i m e n t a lp o w e rm a r k e th a v es e tu pac o m p e t es y s t e mi n s e r v e rs i d e a sa n i m p o r t a n tp a r to ft h i ss y s t e m ，a n c i l l a r ys e r v i c e si sa l s on e e dc o m p e t i t i o ni ni t sm a r k e t a n de s t a b l i s hac o m p e t es y s t e mn e e dr u l e s ，w h i c hi sn o wu n o r g a n i z e d ，t os t i m u l a t e m a r k e tp a r t i c i p a n t st op r o v i d ea n c i l l a r ys e r v i c e sb yi n t e r e s tg u a r a n t e e s ot h e r ea r ei n d i r en e e dq u a n t i f i a b l e ，c o s ta n a l y s i sa n dp r i c i n go fa n c i l l a r ys e r v i c e s 。 t h r o u g hc o l l e c t i n ga n dr e o r g a n i z i n gt h ed e f i n i t i o n ，p r i m a r yc o v e r a g e m a r k e tm o d e la n d p r i c i n gm e t h o do fc u r r e n ta n c i l l a r ys e r v i c e si np o w e rm a r k e ta l lo v e rt h ew o r l d ，f i r s t l y t h i sd i s s e r t a t i o ng e n e r a l i z e sc h a r a c t e r i s t i c so fa n c i l l a r ys e r v i c e s ，s u c ha sf r e q u e n c y a d j u s t ，s p i n n i n gr e s e r v ea n dr e a c t i v ep o w e r v o l t a g es u s t a i n ，a n dg e n e r a l i z e st h e i rp r i c i n g m e t h o d s t h e nia n a l y s i st h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dp r o b l e m so fc u r r e n ta n c i l l a r y s e r v i c e s i ns h a n g h a ip o w e rm a r k e t s e c o n d l y , t h i sd i s s e r t a t i o ni n d i c a t e st h ef u t u r er e s e a r c h d i r e c t i o ni nc h i n e s ea n c i l l a r ys e r v i c em a r k e ta n da n a l y s i st h ec o s to fm a i na n c i l l a r y s e r v i c e s ( s p i n n i n gr e s e r v e ，a g ca n dv o l t a g ec o n t r o lw i t hr e a c t i v ep o w e r e t c ) i n s h a h g h a ip o w e rm a r k e t t h e nt h ea n c i l l a r ys e r v i c e sm a r k e tm o d e l ，b i da n dc o m p e n s a t e m e t h o di np a r t c o m p e t i t i v ea n df u l l c o m p e t i t i v em a r k e tw e r eb r o u g h tf o r w a r d t h i s d i s s e r t a t i o nc o n t r i v eae c o n o m i cd i s p a t c ha l g o r i t h mf o re a c ha n c i l l a r vs e r v i c ei np o w e r m a r k e t a n dd e d u c et h ea n c i l l a r ys e r v i c er u n n i n gc o s tc o n c e p t i o n u s i n gt h i sc o n c e p t i o n ， e a c ha n c i l l a r ys e r v i c ei sq u a n t i f i a b l e ，m a r k e tm o d e li sd e t e r m i n e da n dt h em a r k e ti s s i m u l a t e d f i n a l l y , t h em o d e l ，a n da l g o r i t h mm e n t i o n e d i nt h i sd i s s e r t a t i o ni s i m p l e m e n t e da n da p p l i e di n a na c t u a l p o w e rp l a n to fs h a n g h a ie l e c t r i c i t ys y s t e m c a l c u l a t er e s u l tc o n f i r mt h ef e a s i b i l i t ya n de f f e c t i v e n e s so ft h em e t h o db r o u g h tf o r w a r d i nt h i sd j s s e r t a t i o n k e y w o r d s ：p o w e r m a r k e t a n c i l l a r ys e r v i c e s m a r k e tm o d e lu n b u n d l e 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩筇或扫摧等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密囱，在三年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 诗在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名：) 虱牵 指导教师签名：孑奁糕 日期：一咳年月箩e t日期：勿p 年，月厂日 。i - 海交通大学勰父嬗大罕 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立送行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文自0 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： ) 孰昔 日期：三d o z 年月歹日 蓠交筵走淫 卜瓣地区发电耐审力市场( 主要) 辅三j 服务的市场礴五鞲究 第一章辅助服务及其定价研究综述 1 1 引言 在电力市场环境f ，辅助服务是电力市场的重要组成部分，也同样应该有市场竞争，这就需要 有某种相应的机制来刺激市场参与者提供辅助服务和确保他们有足够的收益以使市场交易可行。辅 助服务指标的量化、成本分析及其定价是一个急待解决的问题。在2 0 0 0 年国际大电网会议中，就 有争家指出了对辅助暇务如何分类和如何进行定荤分析的重要性。 辅助服务并不是全新的技术，并非随电力市场的出现而出现，而是在传统的电力系统运行管理 方式卜，辅助服务问题一直未引起足够的重视口1 。以往研究与电力生产经济性有天的课题时其研 究对象基本上都是电能，只对电能进行定价，而提供辅助服务的费崩与电能费用没有区分开来。在 传统的运行机制下调度员可以命令电厂提供诸如自动发电控制( a g c ) 、备用容量和无功控制等 辅勘服务。但在电力市场环境f ，电厂是独立的经济实体，不愿意无偿提供这些服务，希望每种服 务都要有明确的定价或者明确的说法。 辅助服务的价格与电能价格一起构成了电力市场价格体系的基础。但与电能价格相比，辅助服 务定价的研究起步较晚，主要原因是：a 各种辅助服务的物理量和经济量之间存在着复杂的相互关 系：b 各国电力市场的模式不同，定价的策略也不同，同时不同的系统有着不同的辅助服务需求和 定义，难以建立一种通用的辅助服务算法：c 辅助服务需要分类计价；d 在辅助服务的提供和报酬 的获得过程中不能扭曲市场。 辅助服务的作用是保证供电质量和电力系统安全可靠运行，其实质是研究屯力系统运行中各种 控制手段对电力系统总的运行水平( 安全性、经济性) 的影响，并赋予其相应的经济含义。目前国 际上对辅助服务问题的研究在很多方面尚未达成共识，各国都在进行广泛地讨论和研究中1 3 1 1 4 ) ( 5 1 1 6 1 。 1 2 辅助服务的定义和主要内容 辅助服务是相对电能生产、输送和交易的主市场而言的，目前不同的学者对辅助服务的定义和 内容的划分有所不同，世界各国还没有统一。现将有关辅助服务的主要定义和内容列举如卜t ： 文【2 】从输电的角度将辅助服务定义为：为完成输电的主要功能将电能从发电厂输送到用 户，并保让安全和质量所需要采取的所有辅助措施。其辅助服务的主要内容有： a 负荷跟踪与频率控制：实时处理较小的负荷与发电功率的不匹配，维持系统频率并使控制 区内负荷与发电功率的偏差及控制区之间的交换功率实际值与计划值的偏筹最小。 撒 稽 t 海地s ：堂电侧山j ? 市场：丰要) 筘劝服务的市场 墓d ：研究 b 旋转备用：由于发电或输电系统故障。使负荷与发电功率发生较大不平衡时，1 0 m i n 内可以 提供急需的发电容量( 增加或降低) ，恢复负荷罪踪服务的水平。 c 运行备用( 也称非旋转备用) ：3 0 m i n 内可以达到最大的发电备用容量，也包括可断电负荷， 用丁恢复旋转备川的水平。 d 无功备用薷i 电压控制：通过发电机或输电系统中的其它无功电源向系统注入或从系统吸收无 功功率，以维持输电系统的电压在允许范围内。 e 发电再计划( 也称校正计划) ：对丁i 较大的发电与负荷功率偏差，调度中心要重新安排各机 纽发电明率。 f 处理能量不平衡：补偿实际的交易电量与计划交易电量的差额。 g 有功网损补偿：输电时造成的功率损耗通过此项服务来补偿。 h 事故后恢复服务：提供重大事故发生后系统恢复所需的功率。 i 稳定控制服务：如p s s 、a s v g 、u p f c 等。 然而文【6 】的作者义在文【7 】将管理服务与辅助服务分开，将上述的e f g 项归入管理服务的范畴。 文 8 】将传输阻塞管理也看成是一种辅助服务。 文【9 】认为辅助服务是指那些为满足输电的可靠性和经济性的要求而必须提供的服务，包括调 度、电压和无功功率控制、频率控制、各种系统备用、稳定控制等。 文【i o 】从发电侧来考虑，认为辅助服务是发电厂为保证电力系统安全可靠运行而采取的必要措 施。电厂的辅助服务包括：a 发电厂失去厂用电时机组启动能力；b 发电机调悔特性系统频率 控制：c 发电机无功能力系统电压控制。 文i t l l l l 2 也都是从发电侧角度来考虑认为辅助服务是发电厂为保证电力系统安全可靠运行 能力而采取的必要措施。主要内容：& 发电厂的频率偏差调整和控制；b 发电厂的自动发电控制 ( a g c ) ；c 发电厂额外增发无功容量；d 发电厂提高自启动能力。 文【4 】把在当日的实时运行中，由于一些不可测和不可控制的原因，如交易的临时变动、负荷的 随机波动以及机组的强迫停运等，为保证供电质量和可靠性而要求有一个有功、无功的实时平衡服 务以及其它的远行服务，称为辅助服务。 文【1 3 】较明确提出了辅助服务的定义：辅助服务是由装置和人们执行的有关功能，这些功能是 发、控、输、配电州以支持基本的发电容量、电能供应和电力传输服务。主要内容有：a 计划和调 度；b 负荷跟踪；c 旋转备j j ：d 一运行备h j ；e 能量平衡：f 实时功率损耗替代；g 电斥控制。 文 1 4 】并没有对辅助服务f 定义，但认为辅助服务包括：a 有功频率控制( a g c ) ；b 旋转备_ e j ； 2 泡孽 二 迫人瓣k 声 露二詹艇名挚 ! 些兰苎垒型鱼主塑塑! ! 望! 塑些璺箜塑! 兰竺生! 塑 c 非旋转备用：d 替代备用；e 无功及电压支持：f 恢复及黑启动。 文【1 5 】认为辅助服务包括：a 1 有功备用和频率控制；b 无功备用和电压控制c 系统保护配置。 文0 6 认为辅助服务包括：乱有功和频率调节；b 电压和无功控制c 系统恢复( 黑启动能力) 。 上述各家对辅助服务的多种定义，主要是由于辅助服务取决于主市场，主市场的结构和模式影 响到各自辅助服务的定义和分类。 1 3辅助服务市场的模式分析 各国电力市场的模式不同所提供的辅助服务模式也不相同，并且同一市场环境卜不同种类的辅 助服务也存在不同的交易模式。 辅助服务市场的模式一般有统一型、投标型、双边合同型三种【2 】，或是其中两种的结合。 统一型是指辅助服务由市场操作员统一安排协调、各市场参与者必须提供的服务，结算时市场 操作员根据各参与者对辅助服务命令的执行情况给予定性奖惩。 投标型是指各市场参与者对某种辅助服务进行投标，市场操作员根据投标情况米排定优先次序 和制定供应计划使辅助服务的总费用最小结算时市场操作员根据系统的边际成本等情况给各参与 者定量报酬。 双边合同型是指需要辅助服务的爿j 户直接与提供者签订双边合同结算时用户按合同价格付给 提供者报酬，另外还要付给电网公司由于给电网造成额外的网损和增加电压控制管理等费 j 。 世界上现行主要电力市场的辅助服务的模式分析如一f ： 美国西部加州电网1 1 7 ，其辅助服务含：& 旋转备用：b 非旋转备用：c 自动发电控制( a g c ) ； d 替代备用；e 电压支持；黑启动。其中前四种由独立系统操作员( i s o ) 通过日前竞争拍卖获取， 这些拍卖是在电力交易中心( p x ) 的电能拍卖完成之后进行的；这些拍卖的顺序是：a g c 、旋转 备用、非旋转各用、替代备用。电压支持和黑启动则作为长期合同交易方式提供。备用( 含旋转备 用和非旋转备用) 的报价者分别提交两个备用价格，一个是备用容量报价( 美元k w ) ，另一个是 备用电量报价( 美元k w h ) 成功的报价者，不论其是否被调度，都将被支付一笔备用容量费，它 取决于系统容量备用的机会成本，在边际机组不能满足要求( 如加载速率) 时备用容量的机会成 本可能人丁系统容量的边际成本：在备_ l j 容营被调度加载时，报价者还将被支付一笔电簟电费，这 个备h j 电避电价可以是实时的市场价，也可以是事先的敲定( s t r i k e ) 价。辅助服务市场的主要模 式为投标型。 在新英格兰电力联营体( n ep 0 0 1 ) 模式f 【6 1 ，联邦能源管制委员会( f e r c ) 要求建立分类计 价的电力市场，这使得辅助服务竞争出价( 竞价) 随同电能竞价变得更加重要。辅助服务调度相应 3 热 谢 藁趸鸯太冬 地和电能一样由新英格兰独立系统操作员( i s o n e ) 解决，各种辅助服务必须事先定价，和电能 一起采用竞价( 投标) 方式。辅助服务模式为投标型。 在新曲兰电力市场l i o l ，其辅助服务和电能一起采_ h j 竞价( 投标) 方式。现货市场参与者应当 与电网经营人订立有效的强制性合同以便制定备j j 报价。现货市场参与者应在每个交易日向计划人 提交r 个交易日某一或某些交易时段的备用报价，并确保计划人在1 3 时前收到备用报价。 波兰电力市场主要由i s o 、电力交易中心( p x ) 和计划协调员( s c ) 构成l ”。市场分为1 3 前 市场、小时前市场( h o u r - a h e a d ) 和平衡市场( 实时市场) ；目前市场包含2 4 小时的电能市场和辅 助服务i 小时蔚审场也包青电能市场和辅助服务市场，早衡市场主要是平钨电能。主要贸易方式有： a 艮期合同式的双边电力交易：b 电力交换：实时市场和派生市场( 远期、期权市场) ：c 平衡市场 由i s o 管理。其辅助服务由市场操作含旋转备用、非旋转备用、替代备用、频率调节，无功电压控 制以及黑启动能力辅助服务模式可归结为竞争硝和双边合同型相结合的方式。 澳人利亚电力市场【2 l ，电网调度员和电力市场操作员是合- 二为一的，以电力联营体( p 0 0 1 ) 为 中心，国家电力市场管理公司( n e m m c o ) 做为电力市场操作员，负责辅助服务的管理和操作， 其辅助服务也含有无功和黑启动能力等。电网辅助服务费从电力市场参与者( 含发电商和配电商) 按确定的比例数收交，然后全部分配补偿给为电网提供有关辅助服务的电厂【t o l l ”l 。此费刚在电费中 体现不出来。但这种做法简单在澳大利亚新南威尔士州( n e ws o u t hw a l e s ) 电力市场就是这种 做法。辅助服务的主要模式为统一型。 挪威l ，电网公司担任系统操作员，负责对电网运行管理和发展规划以及组织电力市场。其辅 助服务包含：a 有功各用和频率控制；b 无功备用和电压控制；c 系统保护配置。这些服务是以两种 形式提供的：一种是基本辅助服务，这种服务是系统操作员要求各市场参与者必须提供的。并且提 供者没有得到另外的报酬，提供者从电能费用中获得补偿：另一种是超额辅助服务，只有系统操作 员要求提供超额的辅助服务时，提供者才能得到额外的补偿。挪威水电装机容量几乎占系统总容晕 的1 0 0 ，而且装机容营远大f 尖峰负荷和额外备用容量的要求。系统操作员要求各机组运行在最 佳运行点上( 为各机组最大出力的8 5 ) ，此时系统己达到较好的安全水平和稳定性要求，一般情 况并不需要提供超额的辅助服务。辅助服务模式可归结为统一型。然而，随着挪威电网与瑞典、芬 兰和丹麦等电飕的互联，各电网间运行和协作关系更加密切，已迫切要求制定新的提供辅助服务的 补偿办法，需要对原有的辅助服务模式进行改进。 英格兰威尔十电力市场i ，电能交易是通过电力联营体( p 0 0 1 ) 米操作的，同时辅助服务 的提供是通过辅助服务商行( t h ea n c i l l a r ys e r v i c e sb u s i n e s s 。a s b ) 来操作的。a s b 的作刚是以商 4 ! 篓：! 竖垄兰皇塑立堡! 兰兰! 篓些墅兰篓里兰曼苎! 堕 业的方式向各辅助服务提供者购买各种辅助服务，以便使系统频率和电压维持在规定的极限内。a s b 根据每月的情况向辅助服务提供者支付报酬。其辅助服务的主要内容有：频率响应、备用支持、无 功和黑启动l 。这些服务以两种形式提供。一种是系统辅助服务，即发电商有义务向国家电网公司 ( n g c ) 提供诸如频率响应，无功等辅助服务；另一种是商业辅助服务，即发电商没有义务向n g c 提供该服务，但特双方经协商可达成合同交易方式提供( 含非发电商) 。根据英格兰威尔士发电 主市场运行规则，其提供辅助服务必须服从中央调度指令，本质上是以p o o l 为中心，在竞价上网 的基础上实行统一调度1 4 1 1 ”i l ”。辅助服务模式为统一型。 我国从1 9 9 8 年开始确定在电力行业实行“厂瞬分开、竞价上网”的改革，并确定山东、上海， 浙江及东北的辽宁，吉林黑龙江6 个电网为首批“厂网分开”的试点单位。2 0 0 1 年1 月山东，上 海、浙江发电侧电力市场率先正式投入商业化运行。我国电力市场现阶段的主要特点： a 发电侧电力市场市场只对发电侧开放，发电侧电力市场的市场主体是各独立发电企业与电 网经营企业。与英国等其它国家的电力市场不同，中国电力市场继续保持着输，配一体化的管理模 式，保留供电营业区，每个供电营业区只有一个指定的供电机构向终端用户供电。同时根据“省 为实体”的方针，我国的电力市场以省电力市场为主，各省电力公司是其省内电力市场竞争的组织 者。 b 单一购买者模式电网经营企业是电力市场的单一购买者，这种管理方式与国外发、输、配 完全分开的模式相比，电网经营企业责任较大 c ，部分电量竟价上网在市场建立的初期，几个试点单位全部采用了部分电量竞价上网的方式。 我国的电力工业从计划经济的管理体制向市场化转变，有其自身的发展过程和特点，与我国现 有的电力市场模式相适应，在我国现有电网结构比较薄弱的条件下，为保证电网运行安全，各试点 单位对辅助服务市场的模式和交易考虑得不多，均采用了调度指定、很多服务都是无偿提供的方式 有的电力市场也考虑了辅助服务的考核办法( 如上海仅考虑补偿办法) ，但毕竟还是十分粗略的， 辅助服务费用在电费中体现不出来，也没有体现市场竞争的机制。 随着我国电力体制改革的深化，参与电力市场竞争的各独立发电公司在其市场行为上必定更多 的考虑其自身的利益。所以必然会造成提供辅助服务方面的供需矛盾，进而会影响电网对 j 户服务 质茸的f 降，还会损害广人消费者的利益。另一方面由1 二电网不按市场竞争方式对各发电公司提供 的辅助服务进行补偿，难免会造成各发电公司不愿在提供辅助服务的设备上进行投资和改善( 由于 调度中心可能会根据各独立发电公司提供辅助服务的能力来相应地安排其提供辅助服务的质量和数 量，例如低谷时段的机组调峰) 。长此以往，将会影响电厂提供这些辅助服务的积极性也影响电 5 蔷麦逗蠢警一 上海始匣嚣电侧电力市场( 主要) 辅础服务的市场援研究 网安全可靠运行。加强电网建设同时做好合理的辅助服务定价和确立良好的辅助服务市场模式也是 我国电力市场发展的必由之路。为体现发电厂间的公平竞争和根据我国的情况。文【1 4 】提出应将发 电辅助服务从现有市场中分离出来。建立单独的发电辅助服务市场。 从世界各国的电力市场情况来看。以投标型提供辅助服务的情况居多，并且在辅助服务市场中 引入竞争机制是电力市场发展的必然趋势。 1 4 辅助服务定价 为体现发电厂间的公平竞争，应量化辅助服务的指标，核算成本，并合理付费i ”i 。在一个成熟 的电力市场中，需要个机构负责安排机组调度，制定辅助服务价格，并实现辅助服务交易，在p o o l 模型【“、美国加州i ”i 、英格兰口”，分别由中心市场管理员、i s o 、n g c 执行这一功能。常h j 的发电、 输电定价方法有综合成本法、长期边际成本法、短期边际成本法等【l l 2 s l 2 9 j 。然而，辅助服务定价与 主市场电能定价有本质的差别。辅助服务的购买是低效高成本的，然而义是必须的，不同的系统有 不同的辅助服务需求，同一系统不同的辅助服务应分类定价。定价问题必须考虑与土市场运行模式 相适应的定价原理和方法。 1 4 1 电力市场下频率调整 在电力市场环境f ，发电与输电的分离对传统的频率控制方式和算法提出了新的要求。频率的 一次调整是系统的自然属性，依靠调速器完成，所有发电机组承担调频任务。频率的_ 二次调整，由 系统中的a g c 机组承担。频率的二次调整实质是完成在线经济调度。 文【2 】认为在辅助服务市场中一次调频备用容量分配是为满足频率一次调整的需要，发电公司在 参与电力市场前，必须首先满足一系列技术要求系统调度员按季度制定一次调频备川容量计划。 一般以一次调频备用容量占第t 时段发屯容量百分比( 棚) 的形式给出。第t 时段的一次调频备用 容颦以p m ，s b t , ：p fj t l = p 1 。k 。 式中 p | i 一时段t 系统运行发电机总容量。 由丁二此服务是针对所有机组的，因此发电厂间并不通过投标提供一次调频备用，电力系统调度 员根据各厂调速器参数将p 。分配到各机组。一般以提供一次备用容量的边际机组的发电微增费 用为一次备用容量的价格，记作p 。 各发电厂必须承担其分担的一次备_ = i 容量，这部分费用己包含于电能费用中，不再单独进行补 偿。 仅仅在发电厂提供的一次备用容苗超过或少于其分配份额时，才有额外的报酬和惩罚( c ，) 。 其值为： 6 蓐文远名警 上海地区发，誓鲤宅力审场( 主要) 辅助服务的面场擘- ：磷究 c r 4 , t = - 砒，篙等 一次调频留卜了频率偏差和净交换功率偏差 传统的a g c 控制中，由于发电和输电没有分开， a g c 因此而动作，开始了频率的- 二次调整。在 因此调度中心的控制信号可以直接发送给各发电 厂，以完成a g c 功能。而在电力市场环境f 必须提供一种能够推动和监督不同产权的发电厂共同 参与1 3 动发电控制，保证系统的安全，其核心是对a g c 服务提供合理的报酬。 在电力市场条件卜，a g c 服务产生的最大变化是a g c 对机组功率的分配问题。传统的a g c 箕j 去对机组的功率分配分两亍部分：一部分是技经济调度原则分配j ? 划负荷和计如外负荷，送出功 率；另一部分是将区域控制误差分配到各机组。分配的基本原则是按发电费用最小为目标进行控制。 在电力市场f ，仍需遵守同样的原则。但费用的含义应是输电公司从发电公司购买a g c 能量的费 _ f l j 。由各发电公司在辅助服务市场中对a g c 服务进行投标得到。投标一般提前一天进行，各发电 厂应在投标信息中提供：每台机组可提供的a g c 备用容量及其价格，价格包括二部分：一是戍系 统要求提供a g c 服务的价格；i f 是仅仅作为a g c 备用容量的价格；三是提供补偿设备投资和热效 率降低价格附加项。如果各厂按固定价格投标，则按费用从低到高的顺序排定，提供a g c 服务的 优先次序表，若给出的是投标费用曲线，则按类似经济调度的算法，需得到其最小费用a g c 机组 分配结果。在更进一步的算法中，还应考虑使用各机组a g c 备用容量的概率。 文f 3 1 】介绍了频率调节报价中需要提供给i s o 的必要信息。著且由仿真计算机表明如果参与l f c 调节的机组过少，系统雉以达到稳定。 1 4 2 发电备用容量服务 电力市场中备用问题的核心是确定备用容量及其分配的算法，并提出相麻的价格机制，使各发 电厂积极响应调度安排。 文【3 2 】指出为了维持电力市场l e 常运营，在电力系统运行时必须留有足够的电力电最储备，以 应付负荷预测的误差和负荷的突然变动以及发电机组等电力设备的随机强迫停运这是电力市场不 同丁j 其它商品市场的一个突出特点。备用对电力系统运行是一种辅助服务，其经济价值戍与发电的 风险成本挂钩。对整个电力系统也有个最佳备用问题只有科学地制定电价体系，才能使备_ i 合理地配置。 文【3 3 】是在解除管制( d e r e g u l a t i o n ) 的环境f 根据系统的不同安全水平提出了制定备h j 的市 场价格和结算价格的一体化模型。介绍了每个参与者( 含用户) 在得到反映系统安全需要的适当电 价信息和与系统安全有关的其它信息而各自作出的备用申报有可能导致社会最优的安全水平，此时 7 惑 铡 蓠欠垒走冬 ：塾垫堕垄皇塑兰垄翌堑! 圭兰! 塑些壁堑竺皇兰堡壅兰塞 的实时电价由短期边际运行费用和事故边际费用两部分组成。 发电备用容量按响应速率的不同可分为旋转备_ i j ( 安全备用) 和运行备用( 非旋转备用) ，它 与有功，频率调缸和无功电压调节- 服务有时是相且重番的，并且由r 分类的原则和讨论的侧重点不 同，有不同的名称。 1 4 2 1 旋转备用 旋转备用是指能够在l o m i n 内增加的同步容量。对水电厂来讲，旋转备用一般为总容量的1 0 ， 对火电厂则为最大出力与当前出力的差值。 文【2 】介绍了在投标犁市场中提供旋转备盹晌。股过程： & 电厂投标发电厂i 应提前2 4 h 向调度中心进行旋转备用投标。要求提供的投标信息，包括投 标容量和投标价格。投标价格应由两部分组成：p ，代表备刚容量的能量价格，即使旋转备h i 容量发电的价格；p ，代表备川容量的容鼍价格。 b 投标选择调度中心根据( p 。4 - p ，) 值排定提供旋转备用的优先次序表。市场 结算价格为优先次序表中边际机组的( 尸 + p 一) 值。 c 服务结算对每个中标的旋转备用容量供应者，应该得到如f 的报酬： c 。j = p ，1 0 p 。m 七pr | m pr 。+ 0 p g | 一p p 从p 。m + pr 。m ) 0 - 2 ) 式中p 。_ 第i 供应者提供的旋转备用容量： r i 一第i 供应者实际发电功率； p p r 第i 应者计划发电功率( 不包括旋转备用) ： 一p ，被调度中心用了二发电的备用容量。 这种结算方法，可以使发电厂提供旋转备并j 的收入与参加发电的收入相仿。 文【5 】探讨了旋转备用在系统中的分配方法和在可靠性要求f 的旋转备并j i 定价方法。将系统运行 状态划分为健康状态、边际状态和风险状态二种运行状态并由此提出了备j j 的分配和定价方法， 以使系统能够保证维持健康状态运行。 文1 3 4 】提出了系统最佳开机台数的确定原则、旋转备用容量在机组中的最优分配方法，给出确 定旋转备用电价的思想及其效益评估。 旋转备用边际成本可以定义为：在系统优化返行的基础上，当增加单位旋转备用容鼙供应时系 统增加的成本。由于水电机组出力一般由水库调度决定，所以暂不考虑水电机组旋转备用的优化调 度，而是用确定性的方法来确定水电机组旋转备用容鼙，即假定在所研究的时段，水电机组的开机 8 上海地区麓中馘：! 力市炻，笋j 辅助服# 市场模式研究 方式已经确定，且每台水电机组的旋转备用容量为其额定容量的固定百分数。因此，以f 所讨论的 优化调度主要是确定火电机组的开机台数和旋转备用容量，但这种方法不难推广到考虑水电机组参 与优化的情况。在调度模哩中，各机组的带负荷顺序在调度之前排定。由于水电机组的运行成本低 廉，所以将其排住最前面，然后是火电枫组按照运行成本从小剑丈依次排列。 最佳开机台数的确定 最佳开机台数的确定就是在满足系统运行约束的条件f 确定使系统旋转备_ j 容量效益b 达到最 人的运行机组台数n 。，其数学优化的模型为： 目标函数： m a x b ( n r ) = a e h s y 风( 1 3 ) 约束条件： exo(1-4) h ln t r ，c i x ( 1 5 ) 式中a 系统停电损失费爿j ： e _ s 有无旋转各划对系统e e n s 变化量； y 旋转备用电价： c 第i 台机组的额定容量； x 该时段系统最大负荷； r 第i 台机组的可用旋转备用容量，火电机组为1 0 m i n 内经过“爬坡”过程增 加的出力，水电机能为其额定容量的百分数； 代系统旋转备_ 【 j 容毽， n - 匙c一x(1-6) 以上优化模犁中，决策变量为参与运行机组台数n 。目标函数是当系统增加旋转备用容量后， 系统停电损失费用的f 骄值与其旋转备j 】成本的增加值之筹最人。约束条件是要求系统具有一定的 旋转备h j 容量且旋转备 j 容昔不超过所有运行机组的可用旋转各爿j 容量的总和。 b 旋转备用的优化分配调度 旋转备用优化调度的目标是使在研究周期内火电运行机组的燃科费用最小，决策变量是各火电 9 一 一 唿管 名 甾 天 芦 ，i | 撒 吲 蓠天氢天鲁 上海地区发电侧电力市场( 主要) 辅助服务的市场模式研究 机组有功出力p i ，也可以是各火电机组的旋转备用容量r ，因为 r 2 c 。p l ( 1 7 ) 本问题的数学模喇可表述为： 目标函数： _ r m i nf = ，e a 0 - 8 ) i = n h + l 约束条件： 只。只只。( 1 9 ) c ：一只r 1 。( 1 - l o ) n h 艺( 1 一置) e + 只= x ( 1 _ 1 1 ) ，= i ，；+ i 式中 e 。第j 台机组在该时段的发电量； 1 3 。机组i 的单位电能生产成本费用； p 。m _ 机组i 的最小技术出力； p 一机组i 的最大技术出力： r 一机组i 的最大可用旋转备用容量； k 第i 台水电机组的旋转备用容量占额定容量的比例。 c 旋转备用成本分析 某机组i 提供旋转备用的技术成本可以h i “机会成本”来衡量，也就是机组i 因为提供旋转备 用使得发电苗减少，从而使其收益减少。减少的这部分收益就是机组i 提供旋转备_ h j 的机会成本。 机组的发电收益与该机组在系统中带负荷的运行位置有关，即与其他机组的运行状态有关。随 机生产模拟方法舻电力系统中屯能成事分析及可靠性计算的有力t 具。该方法考虑了机组随机故障 停延的影响，可以求出每台机组的发电量和生产成本。因此，可以根据随机生产模拟计算出的机组 预期发电量来计算机组提供旋转备用的机会成本。 设在给定的时段第i 台机组有功出力为p ，可利用随机生产模拟求出其发电量e g | ( i - 1 ，2 ，n 。) ， 该机组的收益g 廊该等丁- 电费收入减左燃料费用支山，即 g = pe o - b e 6 。( 1 - 1 2 ) 式中p 该时段的电量电价。 如果该机组不提供旋转备用，那么原米作为旋转备用的容量将有机会投入运行，这时机组的出 o 器芙龟天冬 上海地区发屯侧电力市场( 主要) 辅助服务的市场模式研究 力为其额定容量c 。在随机生产模拟过程中已经求出的g 的基础上，可以通过反卷积和卷积运算 方便地求出机组i 的出力为c 时的收益g i ， g ，= p e d b e i 机组i 提供旋转备瑚豹机会成本为： s = g g l 全系统提供旋转备用的成本为各机组旋转备用成本的总和，即： n r s = 艺s 根据边际成本理论系统提供旋转备用的边际成本定义为： a s ，2 磊 式中r 为系统总旋转备用容量。 由此可得： 上式可进一步变为 “ a 墨 垆奇 n e ( g ，。一g ，。) 垆生面一 式中 g 。系统旋转各h j 容量为r 时机组i 提供的旋转备川的机会成本 g n n 系统旋转备用容量增加r 后机组i 提供旋转备用的机会成本： r 系统旋转各岸容量盼静均毽。 ( 1 一1 3 ) ( 1 1 4 ) ( 1 - 1 5 ) ( 1 1 6 ) ( 1 - 1 7 ) ( 1 一1 8 ) y 可以石成是此远行模式f 的旋转备用容量的价格，这一价格可供类似丁i s o 的机构掌握 旋转备朋的合理价格范围。 d 旋转备_ i j 锻益评估 旋转备h j 的效益包含使用旋转备用后社会效益的增加和支出的增加两部分。系统购买一定的旋 转备h j 容苗的丰十会效益体现在：如果不购买这部分容颦作为旋转备用，会导致系统可靠性r 降，电 鼙不足期望值( e e n s ) 增加，从而使得_ h j 户停电成本增加。购炙旋转备埘前, f , p 4 p 停电成本的变化 量就是购夏旋转备川的丰十会效益b s 器炙龟太冬 上海地区发电侧电力市场( 主要) 辅助服务的市场模式研究 b s = a e e n s = o ( e e n i e 刚s o )( 1 1 9 ) 式中 e e n s 和e “s o 分别为购买旋转备用前后系统的e 。，可以通过随机生产模拟求得。 购买旋转备用的费用为： q = y 飓 ( 1 - 2 0 ) 将社会效益b s 与支出q 进行比较如果b s q ，而且相差一个较人的置信区间，就有理由 认为按照该旋转备用电价购买旋转备用是合理的。 文【3 5 】探讨了可靠性不同的旋转备用服务定价方法。导出了旋转备用的电价方案，其中隐含了 可靠性不同的电价模型和阐明了该电价方案的重要性通过减少有功、无功电价和改善系统可靠性 水平可以给用户带来益处。 1 4 2 2 运行备用 运行备用是指能在2 0 3 0 m i n 内启动并达到正常发电功率，一般由峰荷火电机组提供。 文 2 】介绍了在投标型市场中，一般按f 面的原则安排运行备用容量。 a 发电厂投标各发电厂应提供的信息除备用容肇的容量价格和电量价格外，还应包括响应时 间。 b 投标选择先根据过去一段时间内各电厂对备用配额的完成情况，对各发电厂按其表现进行 评估，这是投标中的一个主要原则。在6 0 天内二次未完成指标的发电厂将失去投标资格。然后依 据备用的使片j 概率进行投标选择，可按f 式计算值排出提供运行备用的优先次序表。 p 2 = p 。+ p ，匕，( 1 - 2 1 ) 式中：p 。为节点i 的某一备用容量，p m b 为该情况r 发生的概率。按f 式计算运行备用 容鼍价格： p 朋，= ( p 例+ 户p 用，p 柚一p ，伸。p 憎，户神) ( 1 2 2 ) c 服务结算晟终运行备用供虑者得到的报酬是 c 。，= p 。，p 。，+ ( t 。一to ，) p ，o ， ( 1 2 3 ) p 。为一系数而_ l i j 户最终的运行备用付款应与其最人负荷成止比。 文【4 】比较了以美国加州和英格兰一威尔士为代表的两人类运行备h j 辅助服务市场，认为英格 兰一威尔十模式对我国初期的电力市场更有参考价值。探讨了在简易当蕈电价法基础上麻刚随机模 拟技术发展了计入运行备用辅助服务的概率学简易当量电价法的原理和算法，并根据发电机组备川 蓠爻龟太冬 上海地区发电侧电力市场( 主要) 辅助服务的市场模式研究 容量被调度和不被调度两种情况分别事先确定上网电价和备用容量效益电价。 文【1 4 埽拇e 国电力市场模式的探讨，认为需对传统的p o o l 模式改进，把发电辅助服务从日前市 场中分离出来，建立单独的发电辅助服务市场，其中典型的是调频市场和各种备用市场。以备用市 场为例，在日前电能市场结束之后，交易中心将组织备用服务的投标。如果发电商在购电计划安排 之后，还有备用能力，就可以向交易中心申报备用容量，以及相应的报价信息。交易中心将按照报 价由低到高逐步采购，直到采购备用总额达到规定的数量为止，关于定价的方法与文 1 7 1 观点类似： 交易中心对前4 种辅助服务每天单独组织拍卖市场，市场开市的顺序是：a g c ，旋转备h j 、非旋转 备用、替代备用。后两者一般由长期合同规定，暂不予讨论。在辅助服务市场中，发电商需要提交 每种服务的容量投标价和电量投标价格。成功的竞标者将预留发电容量并获得容量付费。在实时调 度中，如果中标者被实时调用，则再付给一定的电量电价。因此，电网公司必须付给发电商两方面 的费用。在一定的备用容量总额及各发电商报价情形f ，电网公司的总付费与备j 容量在实际运行 时被调用的概率有关。 文 3 6 1 9 义了基于电价的为发电容量备用市场参与者( 含发电商和爿j 户) 进行抉择过程。指出 发电容量备用与实时电能市场有着本质的差别。根据适当地付费，建议发电商和用户参与这种市场 时采用两种不同的模型。同时，文中指出不论目前的趋势是否建立发电容量备用市场，关于可靠运 行的几个根本问题也必须研究。& 讨论了发电容量备用市场的基本要求及其形成的基本问题。b ，描 述了容量备用市场将要采用的大体形式，并讨论了容量备用电价的两种不同的解释。c 探讨发电商 销售容蕈备川的策略。 1 4 3 无功，电压控制 无功电压控制也是重要的辅助服务。目前有较多的研究【q 【3 邢。m m 。与有功不同，电力系统中的 无功源除发电机外，还包括电容器、调相机和静i e 无功补偿器( s v c ) 等，而且电网本身也是无功 源。由丁输送无功是不经济的，因此无功具有就地平衡的特点，确保电力系统电斥稳定这就使无 功供应有很强的分散性。调整无功的手段也多种多样，如自动电压调节器、电容器投切和变压器有 载凋压等。因此无功定价分析比有功更加复杂。无功价格与有功一样应包含电量价格和容餐价格， 容鼙价格目的是同收投资费用，而电量价格是为同收无功调节的运行费用。在电力系统实际操作中， 系统电压控制需要备参与者共同承担责任。发电厂和用户都要满足他们的电压利功率闪数限值。中 心调度员麻能控制电网中所有的电压调节设备。配电公司和