（电力系统及其自动化专业论文）电力市场初期的无功定价研究.pdf

四川大学博士学位论文( 2 0 0 5 ) 中提出了一种新的容量电价分解方案，较好地解决了无功投资成本回收问题。 第四，发展了无功等值定价方法。无功等值定价法强调无功的电价回报应 与无功的经济贡献和安全贡献“等价”。提出的无功优化方法考虑了无功对电网 的经济及电压质量的贡献。无功等值定价法提出以电量报价参与竞争，而结算 时自动补足容量回报。无功等值电价注重管制与市场的结合，强调无功投资成 本的充分补足，弥补了两部制无功电价的缺陷，具有充分激励无功投资的作用。 计及经济因子的无功等值电价进一步强调无功的地域贡献，并把这种地域贡献 量化为经济因子计入无功的结算电价中，具有电网主动评估无功地域价值的作 用。 最后，进一步提出了多种运行方式下的无功等值定价法。多种运行方式下 的无功等值定价法提出了运行方式发生改变时无功的递推优化策略，保证了电 网连续运行下的系统经济性、安全性和供电质量。多种运行方式下无功等值电 价仍具有良好的适应性。算例分析了运行方式发生改变时所建议的优化方法怎 样保证了系统的最优性能。 关键词：电力市场无功定价内点非线性规划法费用补偿型无功电价两部 制电价无功等值电价多种运行方式 塑型奎兰堡圭兰垒垦型! 墅2 一 a s t u d yo f r e a c t i v ep o w e rp r i c i n g i ni n i t i a ls t a g e so f e l e c t r i c i 够m a r k e t m a j o r ：p o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i o n p h dc a n d i d a t e ：n i uh u a ip i n g s u p e r v i s o r ：l i uj u ny o n g a b s t r a c t ：i ne l e c t r i c i t ym a r k e t , e l e c t r i cp o w e rt r a n s a c t i o n sc a n n o te a r l yo u t w i t h o u ta n c i l l a r ys e r v i c e s a n c i l l a r ys e r v i c e sp l a yk e yr o l e si nt e r m so fm a i n t a i n i n g t h es e c u r i t ya n dt h er e l i a b i l i t yo f p o w e rs y s t e ma n da d v a n c i n g t h eq u a l i t yo f e l e c t r i e e n e r g ya n ds oo n r e a c t i v ep o w e rs e r v i c ei so n eo fa n c i l l a r ys e r v i c e si np o w e r s y s t e m t h er e s e a r c ho np l a n , o p e r a t i o na n dc o n t r o l ，e v a l u a t i o na n dp r i c i n go f r e a c t i v ep o w e ri np o w e rs y s t e mi sc u r r e n t l ya l la c t i v ef i e l di na n c i l l a r ys e r v i c e s t u d i e s b u ta sf o rr e a c t i v ep o w e rp r i c i n g , t h e r eh a sn o tb e e nt h em a t u r et h e o r y f o r t h em o m e n t , m o s to fp r i c i n gm e t h o d sf o rr e a c t i v ep o w e ra r er e a c t i v ep o w e r r e a r t i m ep r i c i n gm e t h o d sb a s e do nm 雒壹n a lc o s tt h e o r y , w h i c hp a yc l o s ea t t e n t i o nt o m a r k e te f f i c i e n c y b u tr e a c t i v ep o w e rr e a l - t i m ep r i c i n gm e t h o d sg oa g r d n s t r e c o v e r i n gt h ei n v e s t m e n t c o s to fr e a c t i v ep o w e ra n da r ch a r dt o i n s p i r et h e i n v e s t m e n tt or e a c t i v ep o w e ri ns i d eo fc a p i t a lm a r k e td u et ot h ec h a r a c t e r i s t i ct h a t t h ei n v e s t m e n tc o s to fr e a c t i v ep o w e ri sam a i np a r to fi t sc o s t a tt h es a n l et i m e ， c o n s i d e r i n gt h er o l eo fr e a c t i v ep o w e ra sa n c i l l a r ys e r v i c e ，t h es e c u r i t yv a l u eo f r e a c t i v ep o w e ri se v e nb i g g e rt h a ni t se c o n o m yv a l u ei np o w e rs y s t e m s o ，h o wt o e v a l u a t et h es e c u r i t yv a l u eo fr e a c t i v ep o w e ri so n eo fi s s u e st h a tn e e dt ob ef a c e d a n ds o l v e df o rr e a c t i v ep o w e rp r i c i n gt h e o r y w i t ht h ep r a c t i c eo f t h ei n i t i a ls t a g e so f e l e c t r i c i t ym a r k e ti no u rc o u n t r y , r e a c t i v ep o w e rp r i c i n gm u s tt a k et h es t e a d i n e s so f p r i c ep o l i c i e si n t oa c c o u n ta n dp a ym o r ea t t e n t i o nt ot h ec o m b i n a t i o no f c o m p e t i t i o n a n dr e g u l a t i o n b a s e do nt h ea b o v e ，t h er e s e a r c hw o r kf o rr e a c t i v ep o w e rp r i c i n gi s a sf o l l o w s ： f i r s t ly ，a ni n t e r i o r - p o i n tn o n l i n e a rp r o g r a m m i n ga l g o r i t h mi si n t r o d u c e d t h i s m e t h o di s p r i n t i p l e l ys i m p l e ，c o n v e r g e sq u i c k l ya n dc a n s a v ec a l c u l a t i o n i i i 粤型查茎塑主堂垡丝塞鲤! 三2 t i m e b a s e do z ll h em a 也e m a t k c a lm o d e l s , h a t l t - e 知如d e d u c e df o rs e v e r a lk e y i s s u e so ft h ea l g o r i t h mu n d e rf i g h t - a n g l ec o o r d i n a t e sa n dp o l a rc o o r d i n a t e s ，t h e p a p e ra n a l y z e st h ee f f i c i e n c yo fs o l v i n gam u l t i o b j e c t i v e so p t i m a lp o w e rf l o wb y t h ep r o p o s e dm e t h o da n dd e d u c e ss o m ec o r r e l a t i v ec o n c l u s i o n st h em e t h o dl a y s t h ef o u n d a t i o no ft h ei m i t a t i o ne x p e r i m e n to fr e a c t i v ep o w e rm u l t i - o b j e c t i v e s o p t i m a lp o w e r f l o w s e c o n d l y , e x p e n s e - c o m p e n s a t i n gr e a c t i v ep o w e rp r i c i n gm e t h o d sf o ri n i t i a l s t a g e so fe l e c t r i c i t ym a r k e ta r ep u tf o r w a r d b a s e do ns e t i i n gu pt h ep r o e m e m e n t m e t h o do fr e a c t i v ep o w e rc o m p e n s a t i n ge x p e n s e s ，t h r e ee x p e n s e - c o m p e n s a t i n g r e a c t i v ep o w e rp r i c em o d e l sa r ec o n s t r u c t e d ，a n dt h e i rc h a r a c t e r sa n da p p l i c a t i o n s c o p ea r ea n a l y z e d ，t h e s em e t h o d sp r o v i d es u i t a b l er e a c t i v ep o w e rc o m p e n s a t i o n m e c h a n i s m sf o ri n i t i a ls t a g e so f e l e c 伍c i t ym a r k e t t h i r d l y , n e wt w o - p a r tr e a c t i v ep o w e rp r i c i n gm e t h o d sa r ed e v e l o p e d ，w h i c h i n c l u d et h et w o - p a r tp r i c i n gm e t h o dt h a ta c t i v ea n dr e a c t i v ep o w e ri ss e p a r a t e l y o p t i m i z e da n d t h et w o - p a r tp r i c i n gm e t h o dt h a ta c t i v ea n dr e a c t i v ep o w e ri su n h e d l y o p t i m i z e d t h ef o r m e rp u t sf o r w a r dan e ww a yt od e c o m p o s er e a c t i v ep o w e rc o s t a n di ss u i t a b l ef o ra p p l i c a t i o ni nt h em a r k e ti nw h i c ha c t i v ea n dr e a c t i v ep o w e r 搬 i n d e p e n d e n t l yt r a d e d t h el a t t e rg e t st h eo p t i m u m e c o n o m yo fs y s t e mo p e r a t i o na n d i ss u i t a b l ef o ra p p l i c a t i o ni nt h em a r k e ti nw h i c ha c t i v ea n dr e a c t i v ep o w e ra r e s i m u l t a n e o u s l yt r a d e d t w o - p a r tr e a c t i v ep o w e rp r i c i n gm e t h o d ，i nw h i c ht h e r e a c t i v ep o w e re n e r g yc o s tt a k e sp a r ti nc o m p e t i t i o o ，p u t sf o r w a r dan e ws c h e m et o d e c o m p o s ec a p a c i t yp r i c ew h i l eb a l a n c i n g i td o e sw e l lt or e c o v e rr e a c t i v ep o w e r i n v e s a n e n tc o s t f o u r t h l y , e q u i v a l e n t v a l u er e a c t i v ep o w e rp r i c i n gm e t h o di sd e v e l o p e d t h e m e t h o de m p h a s i z e st h a tr e a c t i v e p o w e rp r i c er e v e n u es h o u l d e q u a l t o i t s c o n t r i b u t i o ni ne c o n o m ya n ds e c u r i t y , t h ep r e s e n t e dr e a c t i v ep o w e ro p t i m a lm e t h o d t a k e si t sc o n t r i b u t i o nt ot h ee c o n o m ya n dt h ev o l t a g eq u a l i t yo fp o w e r 鲥di n t o a c c o u n t t h ee q u i v a l e n t - v a l u er e a c t i v ep o w e r p r i c i n gm e t h o dp r o p o s e st op a r t i c i p a t e c o m p e t i t i o na se n e r g yb i da n dt oa u t o m a t i c a l l yc o m p l e m e n tc a p a c i t yr e v e n u ew h i l e i v 四川大学博士学位论文( 2 0 0 5 ) s e t t l e m e n t t h ee q u i v a l e n t v a l u er e a c t i v ep o w e rp r i c ep a y sm o r ea t t e n t i o nt ot h e c o m b i n a t i o no fr e g u l a t i o na n dm a r k e ta n de m p h a s i z e st h ef u l lc o m p e n s a t i o no f r e a c t i v ep o w e ri n v e s t m e n tc o s tt or e m e d yt h ed e f i c i e n c yo ft h et w o - p a r tr e a c t i v e p o w e rp r i c e ，t h e r e f o r e ，t h ep r i c em o d e lh a st h ee f f e c to ni n s p i r i n gt h er e a c t i v e p o w e ri n v e s t m e n t t h ee q u i v a l e n t v a l u er e a c t i v ep o w e rp r i c ec o n s i d e r i n ge c o n o m y f a c t o rf u r t h e re m p h a s i z e st h el o c a lc o n t r i b u t i o no f r e a c t i v ep o w e r , a n dc o n v e r t si ta s e c o n o m yf a c t o rt or e c k o ni nt h es e t t l e m e n tp r i c eo f r e a c t i v ep o w e r t h em e t h o dh a s t h ee f f e c to f w h i c hp o w e r 鲥da c t i v e l ye v a l u a t e st h ez o n a l v a l u eo f r e a c t i v ep o w e r f i n a l l y , t h ee q u i v a l e n t - v a l u e r e a c t i v e p o w e r 州c i n gm e t h o d u n d e r m u l t i - o p e r a t i o n a lc o n d i t i o n si sf u r t h e rp r e s e n t e d t h em e t h o du s i n gt h er e c u r s i v e o p t i m i z a t i o ns t r a t e g yo f r e a c t i v ep o w e rg u a r a n t e e st h ee c o n o m ya n d t h es e c u r i t ya n d t h ep o w e rs u p p l yq u a l i t ) ro fp o w e rs y s t e mu n d e rp o w e r 鲥dc o n t i n i o u so p e r a t i o n s t h ee q u l v a l a n t - v a l u er e a c t i v ep o w e rp r i c es t i l lh a sg o o da d a p t a b i l i t yu n d e r m u l t i - o p e r a t i o n a lc o n d i t i o n s h o wt oe n s u r et h eo p t i m u mp e r f o r m a n c eo fp o w e r s y s t e mf o rt h ep r o p o s e dr e a c t i v ep o w e ro p t i m i z a t i o nm e t h o di nd i f f e r e n ts y s t e m o p e r a t i o n a lc o n d i t i o n si sa n a l y s e di ne a s es t u d y k e yw o r d s ：e l e c t r i c i t ym a r k e tr e a c t i v ep o w e rp r i c i n gi n t e r i o r - p o i n tn o n l i n e a r p r o g r a m m i n ga l g o r i t h me x p e n s e c o m p o n s a t i n gr e a c t i v ep o w e rp f i c et w o - p a r t r e a c t i v ep o w e rp r i c e e q u i v a l e n t - v a l u er e a c t i v ep o w e rp r i c em u l t i o p e r a t i o n a l c o n d i t i o n s v 四川大学博士学位论文( 2 0 0 5 ) 第一章引言 1 1 论文的课题背景 自从电力工业出现以来，虽然世界各国电力工业都有自己特有的组织方式 和结构特点，但它们都具有一个共同的特征，那就是垂直一体化管理模式i l j 。 这种传统的垂直一体化管理模式由电力企业统负责电力的生产、运输和配送， 企业拥有从发电厂、输电网到配电网的所有电力设施，致使传统电力的产、供、 销等电力服务都为垄断经营方式。因而，传统的电力工业具有垄断性、强制性、 管制性、利润设限和政府调控等基本特征脚。正因传统的电力工业具有这些特 点，故许多国家的电力工业通常为政府拥有，而只有少数国家( 如美国、英国 等) 以私有为主。 随着电力系统的发展，电力行业管制垄断经济的负面影响逐渐显露出来， 其典型特征是人工干预的痕迹过重，甚至违背经济运行规则。支持解除管制最 普遍的原因是管制的低效率，它既不能像竞争市场那样廉价地对供电商提供强 力的激励机制，也不能对管制主体本身提供适当的激励机制f 3 。其结果是电厂 成本难于回收，可持续发展受阻；电网调度缺乏经济思维，其商业化的电网自 动化发展受阻，输配电网的技术更新和设备的新陈代谢步履蹒跚。最终，用户 的利益得不到保证，并导致了电力工业本身的畸形发展。许多国家正是意识到 垂直一体化电力工业的这些弊端，为了盘活古老但作为国家支柱产业的电力工 业，9 0 年代以来，世晃许多国家在电力工业中引入竞争机制、开放电力市场， 其目标是促进电力公司的生存和发展的良性循环1 1 1 。 那么什么是电力市场( e l e c t r i c i t y m a r k e t ) 呢? 市场( m a r k e t ) 的概念是一切经 济学理论的基础，可定义为某种物品或劳务的一群买者或卖者i 钔。反映社会生 产与社会需求之间、商品与劳务的可供量与有支付能力的需求之问、生产者与 消费者之闻、国民经济各部门之间、企业之闻的关系。电力市场是电价、电力 系统运行、负荷管理、供电用电合作、通信和计算机的总合，是电力工业经营 管理与技术的综合体i l j ，也可简单定义为进行电力及相关服务交易的一群买者 或卖者1 5 i 。由此可见，只要存在买卖双方即可构成市场主体，垄断( m o n o p o l i z a t i o n ) 也是市场形态的一种。但这里所指的电力市场是指九十年代以后打破垄断、充 四川大学博士学位论文( 2 0 0 5 ) 分竞争的具有现代意义的狭义的电力市场，它不仅包含买卖双方，而且包含为 保证电力交易顺利进行而采取的一切经济、技术、行政及其它一切措施。建立 电力市场的目的是为了提高整个电力系统的运营效率，优化资源配置 6 1 ，满足 国民经济发展和人民群众生活的需要。其实质是营造商业化的运营环境，提高 整个电力工业的整体效益，建立市场的竞争机制和用户的选择机制。电力市场 的基本原则是公平竞争l _ ”。对于发电厂，平等的环境能够促进竞争，激励各电 厂提高生产效率、降低成本、增加活力1 8 l ；对于用户，按真实的供电成本收费， 尽量减少用户间补觅占是保证用户问平等的根本点。 怎样解除管制( d e r e g i l l 撕o d ) 昵? 规模经济使自然垄断能够生产出比竞争市 场更便宜的产品。i m w 的电厂效率不高，i o m w 的电厂通常会做得更好。但 仅有大电厂不利于竟争。竞争市场需要小规模的电厂，因而生产成本也较亵。 可是，当自然垄断被迫作为竞争性的行业和其他小规模的经济竞争时，用户就 不得不支付更多的钱。如果垄断组织能够比竞争市场以低很多的成本生产电能， 那么解除管制就毫无意义! 所以说没有自然垄断、至少自然垄断的情况很弱， 是成功解除管制的前提碍l 。建立电力市场就是要打破一体化的电力企业结构， 分解( u n b u n d l i n g ) 一体化的发、输、配电模式，建立竞争型的电力交易机制 i 司1 9 u 1 ，其目的就是降低成本、提高效益和改善服务质量，最终实现社会效益 ( s o c m lw e l f a r e ) 最大化。 发展电力市场是科技进步和历史的必然。最早进行电力工业改革的国家可 追述到智利i l 州，智利于1 9 7 8 年就开始了其电力工业改革，1 9 8 2 年颁布了新的 电力法。但具有里程碑意义的是英国于1 9 9 0 年进行的电力市场化改革，其经验 为许多国家所借鉴i 城。1 9 8 9 年，英国通过了关于电力企业私有化计划，决定将 发、输、配电分离开来，其中输配电网仍由国家掌握，而发电企业私有化，原 中央发电局被分为三个公司1 1 6 】，即国家电力公司( n a t i o n a lp o w e r ) 、核电公司 ( n u c l e a re l e c t r i c ) 和发电公司( p o w e 以e u ) ，并由国家电弼公司( n g c ，n a t i o n a i g r i dc o m p a n y ) 统一负责电网运行，同时，设立了一个电力监管机构负责市场 的行政执法和监督，以保证电力市场的公平竞争。英国的电力工业改革取得了 可喜的成果，大大提高了电力生产效率，并有效控制了电力的盲目投资1 7 1 。从 那以后许多国家1 1 町纷纷效仿，如美国t 曲、圳、北欧国家1 2 l 捌、南美国家盼瑚、 四川大学博士学位论文( 2 0 0 5 ) 新西兰1 、澳大利亚阅和亚洲国家【孤捌等相继打破垄断，改革的春风汇成一股 时代的洪流，其势不可当。发展电力市场的国家既有发达国家，也有发展中国 家，究其原因主要有以下几点：( 1 ) 先进的国家建立电力市场的目的主要是在 电力工业内部引入竞争机制，搞活由于垄断经营而渐渐失去活力的电力企业。 ( 2 ) 发展中国家建立电力市场的目的主要是为了吸引外资，并提高电网运行水 平。( 3 ) 技术的进步使电力市场化成为可能。现代高、精、尖科技的普及和应 用使得原本复杂的电力系统问题变得简单化了。( 4 ) 先进国家电力工业改革成 功的启示。自从九十年代初期英、美等国电力市场改革以来，取得了不错的业 绩，达到了降低电价、优化资源配置的目的。( 5 ) 近年来对电信、航空、煤气 等传统垄断行业的成功改革也具有积极的借鉴意义。榜样的力量是无穷的，各 国电力工业纷纷打破垄断、引入竞争，建立电力市场。因而，建立电力市场是 大势所趋，是时代的需要i l i 。 要建立现代电力市场就要对传统的电力工业进行改革。电力工业是国家的 支柱产业，电力市场改革的成败事关国计民生，成功的电力市场改革可以促进 电力工业的良性循环，而失败的改革可能干扰或严重影响整个国民经济的正常 发展i s 】。美国加州电力市场失败哪! 的经验教训是惨痛的，其代价是高昂的； 英国电力市场也存在众多不足，现正在作进一步的完善和发展p 4 矧。因而，电 力市场改革应周密计划，严密组织。建立电力市场是一个庞大的系统工程，需 要企业参与、政府组织和协调、司法监管，并需要详尽的理论分析和反复的实 践探索。中国的电力工业改革正是在总结国外电力市场失败的教训和借鉴其成 功经验的基础上逐步试点探索和循序推进的。 那么什么是电力市场改革的主要任务呢? 电力市场改革的主要任务是培育 市场主体、组织和协调市场交易i 绷。在重组后的电力工业中，最基本的市场主 体是发电企业和电力用户，其它中介如电力零售公司或电力经纪人( b r o k e r ) 也构成市场主体的一部分。市场主体之间最基本的活动就是交易( e x c h a n g e ) 。 当前，电力市场主要有两种基本的交易组织模式：电力联营体( p 0 0 1 ) 模式和 双边交易( b i l a t c m lc o n t r a c t ) 模式。除此之外，还有二者混合组织的模式，电力 联营体模式也可看成一种特殊的多边交易( m u l t i l a t e r a lc o n t r a c t ) 模式。各国电 力市场可根据自身的实际情况选择合适的交易模式。但电力改革是一个持续的 四川大学博士学位论文( 2 0 0 s ) 过程，不可能在一次改革后就完成瞰i 。技术的更新、市场的成熬及改革以前未 察觉的问题都需要对改革的方案不断地调整，以期逐步完善和持续发展。 虽然引入自由、平等的竞争机制进入电力工业有利于打破其垄断格局，但 全世界真正意义上的电力市场的兴起仅有十几年的历史，因而，电力市场下。 未知的东西还很多，一方面，建立电力市场有利于盘活企业、吸引外资、提高 电网运行效率和水平：但另一方面，电网的天然垄断性使得电力这种特殊的商 品不能完全等同于一般意义的商品需要特定的商业运行规则和高科技手段的 支持；另外，电力的不可存储性也带来了其探作的复杂性，它要求发电、输电、 配电时刻保持平衡，因而电力市场既有竞争又有协调，是经济竞争和技术协调 的统一。针对美国加州电力危机。许多学者展开了市场失败原因的讨论，文献 【3 7 认为是市场设计失败和对市场力缺乏抑制对策造成的；文献( 3 8 、3 9 1 认为是 缺乏长期合同因而对发电投资激励不够造成的；文献 4 0 】认为是供需不均衡造 成了加州电力市场的失败。但总的来说正如文献 4 1 1 所提至的那样，电力市 场下电力系统物理规则对经济学及自由市场理论提出了挑战，加州电力市场失 败的影稿是深远的晒q 。所酸说，发展电力市场是一个循序渐进的过程，不可 能一蹴而就，需深入的理论研究和详细的试验探索l l j ，以避免历史性的挫折和 反复，如美国佛罗里达电力联合集团f c c ( f l o r i d ae l e c t d cp o w e rc o o r d i n a t i o n g r o u p ) 的形成就经历了从紧急功率交换、制订联合运行政策、经济功率交换 到电力市场的发展阶段。 因此说，发展电力市场需要经济学的理论和电力系统的理论相互结合，其 目标是顺利完成电能交易，促成社会效益最大化。电力市场下，电能交易是市 场的主体但电能交易离不开辅助服务，辅助服务是电能交易顺利实施的有力 保障。因雨，电力市场下还必须进行各种辅助服务的研究。 除了需探索电能交易的各种竞争机制和技术支持外，还需要探索辅助服务 的竞争机制和完善相应的技术支持系统。关于有功的竞争机割，目前已进行了 大量的研究，出了许多成果，并积累了丰富的电力市场竞争经验。但世界各国 辅助服务竞争机制比较成熟的电力市场几乎没有，加州电力市场失败的经验教 训中，其中就与其备用市场的管理和竞争机制不完善密切相关。因而，电力市 场下，展开辅助服务的研究刻不容缓。无功功率服务是电力市场辅助服务的一 四川大学博士学位论文( 2 0 0 5 ) 部分，电力市场下的无功管理和定价对电网公司的运行和经营具有重要意义。 但世界上现有的无功管理和定价方面的理论还很少，在经营上更不成熟。正是 在这样的实际背景下，本文展开了无功辅助服务的定价研究。 1 2 电力市场下辅助服务的获取及定价 1 2 1 辅助服务的分类及获取 一般把为完成输电的主要功瞻一将电能从发电厂输送到用户，并保证安 全和质量所需要采取的所有辅助措施称为辅助服务( a n c i l l a r ys e r v i c e s ) 4 4 1 。 文献f 4 5 】更为清晰地定义了辅助服务：辅助服务是由控制设备和操作员执行的 有关功能，这些功能是发、控、输、配电用以支持基本的发电容量、电能供给 和电力传输服务。不同的国家甚至不同的市场对辅助服务的定义都不尽相同 4 6 j ，因为辅助服务的供应是由电力系统的需求决定的，不同的电力市场具有不 同的需求。电力系统辅助服务的分析及其定价的理论，是近年来研究较多、发 展较快的课题之一，但目前尚未有公认成熟的理论，理论与实践之间还存在着 巨大的鸿沟。但是随着电力市场的发展、发输电的分离，辅助服务必然分离出 来，因而必然要解决辅助服务及其定价的问题。 根据辅助服务的定义，可把电力系统辅助服务主要划分为i 删：( 1 ) 负荷跟 踪与频率控制；( 2 ) 旋转备用；( 3 ) 运行备用( 非旋转备用) ；( 4 ) 无功备用和 电压控制；( 5 ) 发电再计划；( 6 ) 处理能量不平衡；( 7 ) 有功网损补偿。其他 还有如事故恢复服务、稳定控制服务等等。文献【4 4 】的作者又在文献【4 7 】中把( 5 ) - ( 7 ) 纳入了管理服务的范畴，因而认为辅助服务主要划分为( 1 ) ( 4 ) 项。 但关于辅助服务的划分通常很难有一个确定的模式。文献 4 8 1 把辅助服务划分 为：自动发电控制；运行备用；替代备用；无功及电压支持：恢复及黑启动。 其中运行备用进一步分为旋转备用( 热备用) 和非旋转备用( 停机备用) 两部 分。美国加州电力市场把辅助服务归类为1 4 9 1 ；旋转备用、a g c 、替代备用、电 压支持和黑启动。但从总的来说，仍可把某些功能合并，因而。某省辅助服务 市场发展纲要把辅助服务简单划分为：调频、备用、电压无功管理和黑启动等 四类。辅助服务贯穿交易的每一个时段，是在市场中确保电网安全、稳定运行 四川大学博士学位论文( 2 0 0 5 部分，电力市场下的无功管理和定价对电网公司的运行和经营具有重要意义。 但世界上现有的无功管理和定价方面的理论还很少，在经营上更不成熟。正是 在这样的实际背景下，本文展开了无功辅助服务的定价研究。 1 2 电力市场下辅助服务的获取及定价 1 2 1 辅助服务的分类及获取 一般把为完成输电的主要功能将电能从发电厂输送到用户。并保证安 全和质量所需要采取的所有辅助措施称为辅助服务( a n c i l l a r ys e r v i c e s ) j 。 文献 4 5 】更为清晰地定义了辅助服务：辅助服务是由控制设备和操作员执行的 有关功能，这些功能是发、控、输、配电用以支持基本的发电容量、电能供给 和电力传输服务。不同的国家甚至不同的市场对辅助服务的定义都不尽相同 m ，因为辅助服务的供应是由电力系统的需求决定的，不同的电力市场具有不 同的需求。电力系统辅助服务的分析及其定价的理论，是近年来研究较多、发 展较快的课题之一，但目前尚未有公认成熟的理论，理论与实践之间还存在着 巨大的鸿沟。但是随着电力市场的发展、发输电的分离，辅助服务必然分离出 来，因而必然要解决辅助服务及其定价的问题。 根据辅助服务的定义，可把电力系统辅助服务主要划分为i ：( 1 ) 负荷跟 踪与频率控制；( 2 ) 旋转备用；( 3 ) 运行备用( 非旋转备用) ；( 4 ) 无功备用和 电压控制；( 5 ) 发电再计划：( 6 ) 处理能量不平衡；( 7 ) 有功网损补偿。其他 还有如事故恢复服务、稳定控制服务等等。文献【4 4 】的作者又在文献【4 7 】中把( 5 ) 一( 7 ) 纳入了管理服务的范畴，因而认为辅助服务主要划分为( 1 ) ( 4 ) 项。 但关于辅助服务的划分通常很难有一个确定的模式。文献1 4 9 】把辅助服务划分 为：自动发电控制；运行备用；替代各用；无功及电压支持；恢复及黑启动。 其中运行备用进一步分为旋转备用( 热备用) 和非旋转备用( 停机备用) 两部 分。美国加州电力市场把辅助服务归类为i , , 9 1 ；旋转备用、a g c 、替代备用、电 压支持和黑启动。但从总的来说，仍可把某些功能合并，因而，某省辅助服务 市场发展纲要把辅助服务简单划分为：调频、备用，电压，无功管理和黑启动等 四类。辅助服务贯穿交易的每一个时段，是在市场中确保电网安全、稳定运行 四类。辅助服务贯穿交易的每一个时段，是在市场中确保电网安全、稳定运行 四川大学博士学位论文( 2 0 0 5 ) 的重要手段。在裁定市场运营规粼对。需要对电碾辅助服务保持一定的政策倾 向，以激励供给商为电网提供商质量的辅助服务。 综观各国电力市场的经验，提供辅助服务的交易模式一般有三种：统一型、 投标型和双边合同型。统一型指辅助服务必须由调度员统一安排协调，在结算 时根据各参与者对辅助服务命令的执行情况进行奖惩。投标型指各客户分别对 每一种辅助服务进行投标，调度员根据他们的投标情况排定优先次序，安排辅 助服务供应计划时，提供辅助服务的费用最小。双边合同型是指某一辅助服务 甩户直接与供应者签定双边合局，从而得到其所需的辅助服务而无须通过电 力系统调度人员。各国提供辅助服务的模式不尽相同，得根据那个国家电力系 统的实际情况而定。在比较成熟的电力市场中，统一型和投标型的应用比较多， 目前世界上还未出现完全非调控状态下的双边合同市场。 在美国加洲电力市场规定：a g c 、旋转备用、非旋转备用和替代备用由i s o 通过日前拍卖市场获取，并按以上顺序拍卖；而电压支持及黑启动则以长期合 同的方式进行交易，市场参与者分别提交容量掇价和备用电量报价，被采用的 报价首先将得弱容量支 聿，在调用后另将得戮电量付费。新英格兰电力市场 ( n e p o o l ) 规定辅助服务市场和主电能市场一样采用竞价方式剐l 。阿根廷电 力市场的辅助服务交易包括频率调节、旋转各用、电压控制和无功管理，其电 网调度与市场交易合二为一，其交易采用竟价方式。因而，总的说来，美国秘 阿根廷为投标型市场交易模式。采用统一型交易模式的国家有英国、澳大利亚 和挪威等国家。英国的辅助服务市场主要包括频率响应、备用、电压，无功调整 和黑启动。根据电网的运行规则，对发电商提供辅助服务作出了一定的规定： 辅勋瓤务被劫分为系统辅助服务和商业辅助服务前者又分为义务服务和必要 性服务，义务服务为强制性服务如频率响应和电压无功调整就为所有发电机必 须的义务；必要性服务为n g c 与部分发电机协商而成，如黑启动及备用服务。 商业辅助服务为没有义务向n g c 提供的服务，一般采甩双边会圊及招投振形 式确定下来，合同主要有固定合同和期权合同怿”，价格分为可用价格和使用价 格两部分，n g c 以市场成本最小为原则联合调度，来满足市场需求。由于其所 有提供的辅助服务必须服从p o o l 的调度，故其辅助服务模式为统一型，澳大 利亚电力市场规定，辅助服务费用从发电商和供电商那里按确定的比例收取 四川大学博士学位论文( 2 5 ) 然后又全部按对系统的贡献分配给辅助服务的提供者；挪威电力市场把辅助服 务分为基本辅助服务和超额辅助服务，前者没有报酬，而只有在提供超额辅助 服务时才能得到财政补偿。澳大利亚和挪威的辅助服务市场模式都为统一型。 1 2 2 关于辅助服务的定价 对辅助服务定价的研究，最终可归结到两个问题：一是辅助服务提供者的 报价问题；二是电网优化调度的问题。最近几年学者们对辅助服务的安全性和 经济性作了更深的研究，出了大量的成果 5 2 - $ - r 。 关于辅助服务静报价疑瑟，由于电力产品的天然垄断性，辅助服务市场实 际上并非完全竞争的市场。市场上仍存在寡头。所以对辅助服务报价的研究热 点仍然是博奕报价。在辅助服务的成本核算与报价问题上，新思路和新方法层 出不穷嘲：( 1 ) 在发电备用市场，有学者提出了供给概率的方法来研究辅助服 务的报价策略i s g 。其主要思路为发电商对自己已经中标的备用服务的实际运行 容量进行预测，以此为根据来制定下一阶段的备用报价函数，其优点是可提高 资源利用率和节约发电商的成本。该方法也可扩展到其它辅助服务。( 2 ) 在电 价预测方面，提出了一种新模型用于对长期辅助服务的预测 6 0 i 。长期辅助服务 的预测是决定相互竞争的发电商报价策略的重要因素，其预测不仅指导发电商 准确地制定报价策略，更是发电商调整辅助服务容量、重新组合成本的重要信 号。但因为其复杂性，目前在该领域尚未出现比较完美的研究成果。( 3 ) 基于 风险管理的发电商报价策略的研究【6 l i 。其中引入了风险管理估计及风险决策的 相关知识，通过风险管理分析的报价决策方法使发电商能明确地掌握在各种不 确定情况下的每种决策的成功概率，规避了盲日报价的低效率。( 4 ) 言茂松教 授发展的基于概率学先验定价和统计学后验考核的a g c 实用当量定价方法l 锄。 该方法利用随机生产模拟技术和当量定价理论。事先评估出a g c 的容量价值 和为了提供a g c 服务预留a g c 而产生的机会成本，由此两项构成了a g c 服 务的先验价值和价格，进步，利用实时记录产生