（水文学及水资源专业论文）水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究.pdf

水电企业辅助服务成本分析及 主辅联合优化研究 水文学及水资源 研究生许勇指导教师马光文 陶卫国 x9 9 5 0 1 9 摘要 电力工业近2 0 年内在全世界范围内发生着深刻的变化，电力 系统迅速发展，电力工业的技术水平已经日趋完善，为优化资源 配置，实现最大社会效益，引入公平竞争、降低成本、提高效率 成为电力市场改革的目标，美国、英国、澳大利亚、阿根廷、智 利等国家先后进行电力市场改革，给电力工业带来了活力，同时 带动世界其它国家的市场化发展。我国在计划体制下的电力工业 过于垄断的方式已越来越不适应国民经济发展对电力工业的需 求，国务院于2 0 0 2 年3 月份正式批准了电力体制改革方案， 拉开了我国电力体制改革帷幕。 从国外、国内的电力工业发展历程来看，电力工业走向市场是 必然的，是符合电力工业发展规律的。只有这样，才能促使电力 工业提高生产效率，使电价形成机制合理化，提供高质量、更安 全的电力，促进电力工业本身的良性发展，并使全社会从改革中 得到更好的经济效益和社会效益。经济学理论指出，一个具有完 全自由竞争的市场，必然能达到最大的社会总体效益。在自由竞 争的市场环境下，各种资源可以得到最优的配置，成本高、效益 低的电力企业必然会被淘汰，而成本的、效益高的企业将得到迅 速发展。同时，用户也可以在电力市场的环境下拥有选择权，获 得更好的电力服务。 电力市场中除能量市场外，还包含了诸如辅助服务、发电权、 期权等许多不同类型的市场，其中，辅助服务市场是保障电网安 全、提高电能质量的最重要一环。随：电力体制改革、厂网分开， 传统的由调度指定发电企业无偿提供辅助服务的方式已不适应我 国建立电力市场的形势。在电监会1 0 号令电力市场运营基本规 则中明确指出，辅助服务分为基本辅助服务和有偿辅助服务， 基本辅助服务是电力市场主体应当无偿提供的辅助服务，有偿辅 助服务是电力市场主体在基本辅助服务之外提供的其它辅助服 务，有偿辅助服务在电力市场建设初期采取补偿机制，电力市场 健全以后实行竞争机制。因此，在新的电力市场环境下，对辅助 服务研究成为发电企业不可回避的问题，辅助服务对调节能力良 好的水电企业也是新的经济增长来源。 本论文以二滩水电站为案例，分析水电企业提供辅助服务产生 的成本，并在此基础上建立成本计算模型，通过本文分析计算的 结果，可以使水电企业对自身提供辅助服务的成本有明确认识， 对水电企业参与有偿辅助服务补偿办法的制定及掌握提供辅 助服务的损益情况都有帮助。 在电力市场发展到成熟阶段，将建立辅助服务市场，辅助服务 成为交易或竞价品种，在这种情况下，主能量和辅助服务的联合 优化将成为水电企业的研究重点，联合优化的结果是制定水电企 业综合竞价策略的依据，只有合理分配发电资源才能确保辅助服 务成为水电企业新的经济收益来源。本文讨论分析了主能量和辅 助服务联合优化的问题，包括有功容量和无功容量联合优化、主 能量和备用容量联合优化，这些分析和计算模型对将来水电企业 参与辅助服务市场都有一定的参考价值。 关键词：水电企业电力市场辅助服务 c o s t a n a l y s i so fh y d r o p o w e re n t e r p r i s e s a u x i l i a r ys e r v i c ea n ds t u d yo fh o s t a u x i l i a r y a l l i a n c eo p t i m i z a t i o n s u h i e c t ：w a t e rr e s o u r c e sa n dh y d r o l o g y a u t h o r ：x u y o n g t u t o r ：m a g u a n g w e na n dt a o w e i g u o t h ep o w e ri n d u s t r yh a sb e e ng r e a t l yc h a n g e di nt h er e c e n ty e a r s o v e rt h ew o r l d , t h ee l e c t r i cp o w e rs y s t e mh a sb e e nr a p i d l yd e v e l o p e d , a n dt h et e c h n o l o g yh a sb e e ni m p r o v e d t oo p t i m i z et h ea l l o c a t i o no f r e s o u r c e ，m a x i m i z et h e s o c i a l b e n e f i t , i n 缸 o d u c et h ef a i r c o m p e t i t i o n 、r e d u c et h ec o s t 、a n di m p r o v et h ee f f i c i e n c yh a v eb e e n t h eg o a lo ft h er e f o r l no fp o w e rm a r k e t t h er e f o r mh a sb e e nc a r r i e d o u tt h r o u g ht h eu n i t e ds t a t e s ，b r i t a i n 、a u s t r a l i a 、a r g e n t i n a 、a n dc h i l e ， w h i c hb r e a t h sn e wi i r ei n t ot h ep o w e r i n d u s t r ya n da l s os t i m u l a t e st h e m a r k e td e v e l o p m e n to f0 廿l e rc o u n t r i e s h ao u rc o u n t r yt h ep o w e r i n d u s t r yi su n d e rt h ep l a n n e ds y s t e m w h i c hi st o om o n o p o l i z e dt o m e e tt h en e e do f t h e d e v e l o p i n ge c o n o m i c s t h es t a t ed e p a r t m e n th a s o f f i c i a l l ya p p r o v e dt h e “p o w e rs y s t e mr e f o r i l ls c h e m e ”，w h i c h m e a n st h eb e g i n n i n go f p o w e rr e f o r mo u r c o n n l l - y a c c o r d i n gt ot h ec o u r s eo fp o w e ri n d u s t r yo v e rt h ew o r l d , i ti s c e r t a i nt h a tt h ep o w e ri n d u s t r yg o e st ot h em a r k e t ， a n di tf o l l o w st h e r u l eo fd e v e l o p m e n t o n l yi nt h i sw a y , t h ep r o d u c t i v ee f f i c i e n c yo f p o w e ri n d u s t r yc a nb er a i s e d ，t h em e c h a n i s mo fp o w e rp r i c ec a n b e c o m er a t i o n a l i z e d a n dc a l lo f f e re l e c t r i cp o w e rw i t hh i g hq u a l i t y a n ds a f e t y , w h i c hw i l lp r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fi t so w na n dc a n g a i nab e t t e re c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i to v e rt h ew h o l es o c i e 够 i t s a y st h a tam a r k e tw i t l lf r e ec o m p e t i t i o nc a l lu n d o u b t e d l ym a x i m i z e d t h et o t a ls o c i a lb e n e f i t i nt h em a r k e tc i r c u m s t a n c ew i t hf l e e c o m p e t i t i o n ，e v e r ys o u r c ei sw e l la l l o c a t i o n , t h ep o w e re n t e r p r i s ew i t h h i 曲c o s ta n dl o we f f i c i e n c ym u s tb es u p e r s e d e d , a n dt h ee n t e r p r i s e w i t hl o wc o s ta n dh i g h e f f i c i e n c ym u s tb ed e v e l o p e dq u i c k l y a c c o r d i n gt ot h ee c o n o m i ct h e o r y b e s i d e st h ec u s t o m e rc a nh a v et h e o p t i o n st og a i nt h eb e s tp o w e rs e r v i c ei nt h es i t u a t i o no ft h ep o w e r m a r k e t b e s i d e st h ep o w e rm a r k e ta l s oc o n t a i n sm a r k e t so fa u x i f i a r y s e r v i c e 、g e n e r a t i n go p d o n s 、t i m e b a r g a i na n ds oo n t h ea u x i l i a r y s e r v i c ei sam o s ti m p o r t a n ts e r v i c ew h i c he n s u r et h ep o w e rs a f e t yo f g r i d a n de n e r g yq u a l i t y a l o n gw i t ht h er e f o r ma n ds e p a r a t i n go f p o w e rp l a n ta n dp o w e rg r i d ，t h et r a d i t i o nt h a tt h ep o w e re n t e r p r i s e 0 f f e ra u x i l i a r ys e r v i c ef r e eb yd i s p a t c h e ri sn o ts u i t a b l ef o rt h eo u r c o u n l r yw h e ne s t a b l i s h i n g t h ep o w e tm a r k e t i tp o i n t e do u tt h a t a u x i l i a r ys e r v i c e i sd i v i d e di n t ob a s i ca u x i l i a r ys e r v i c ea n dp m d a u x i l i a r ys e r v i c ei nn o 1 0o f “p o w e rm a r k e tb a s i cr u n n i n gr u l e ”，b a s i c a u x i f i a r ys e r v i c ei st h a tm u s tb eo f f e r e df l e eb ye l e c t r i cm a r k e te n d t y , w h i l ed a i da u x i f i a r ys e r v i c ei so t h e rs e r v i c e st h a t o f f e i - e db ye l e c t r i c m a r k e te n d t y i tw i l lt a k et h ec o m p e n s a t i o nm e c h a n i s ma tt h e b e g i n n i n go f t h ee l e c t r i cm a r k e ta n dt a k ec o m p e t i t i o nm e c h a n i s ma f t e r e l e c t r i cm a r k e ti si m p r o v e d s os t u d y i n ga tt h ea u x i l i a r ys e r v i c ei s n o ta v o i d a b l ei nt h en e we i r e u m s t a n e eo fe l e c t r i cm a r k e t a n dt h e a u x i l i a r ys e r v i c et ot h eh y d r o p o w e re n t e r p r i s ew i t ht h eg o o da d j u s t i n g a b i l i t yi san c w s o u r c eo f i n c r e a s i n ge c o n o m y t i l i sa r t i c l ea n a l y z e dt h ec o s to fh y d r o p o w e re n t e r p r i s e sa u x i l i a r y s e r v i c e ，a n ds e tu pam o d e lo fc o s tb a s e do nt h ee r t a ns t a t i o n w ec a r l s e et h a tt h ee n t e r p r i s ec a nh a v eac l e a rk n o w l e d g ea b o u tt h ec o s la n d c a n g a i nb e n e f i tf i o mw h a tt h e yp a r t i c i p a t ei nd r a w i n gu p t h er u l eo f e o m p e n s a f i o n a lm e t h o d sf o r d a i da u x i l i a r ys e r v i c e ”a n dm a s t e r i n f o r m a t i o no ft h ep r o f i ta n dl o s so f f e r e db yt h ea u x i l i a r ys e r v i c e a c c o r d i n gt ot h ea r t i c l e a tt h em a t u r es t a g eo fp o w e rm a r k e t ，aa u x i f i a r ys e r v i c t ；m a r k e t w i l lb es e tu p ，a n dt h e nt h ea u x i l i a r ys e r v i c ew i l lb eaa s s o r t m e n ti n t r a n s a c t i o na n db i d d i n go fp o w e tg r i d i nt h i ss i t u a t i o n ，m a i ns e r v i c e e n e r g ya n da u x i l i a r ys e r v i c ea l f i a n c eo p d m i z a d o nw i l lb et h es t u d y i n g e m p h a s i so fh y d r o p o w e re n t e r p r i s e a n dt h er e s u l tw i ub et h eb a s i so f m a k i n gc o m p r e h e n s i v es t r a t e g yo fb i d d i n go fp o w e rg r i d o n l yw e s e a s o n a l l yt h ee l e c t r i cp o w e rr e s o u r c ec a l lw ee n s u r et h a ta u x i f i a r y s e r v i c ec a l lb eas o u r c eo ft h en e we c o n o m i ci n c o m e t h i sa r t i c l e a n a l y z et h ep r o b l e mo fa l f i a n c eo p t i m i z a d o nb e t w e e nm a i ne n e r g y s c t 、，i c ca n da u x i l i a r ys e r v i c e i n c l u d i n ga l f i a n c eo p t i m i z a t i o nb e t w e e n a c t i v ep o w e rc a p a c i t ya n dr e a c 缸v ep o w e rc a p a c i t y , m a i ne n e r g ya n d r e s e r v e dc a p a c i t y t h e s ea n a l y s i sa n dc a l c u l a t er o o d e lw i l lb eo fs o m e v a l u et ot h e h y d r o e l e c t r i ce n t e r p r i s ep a r t i c i p a t i n g i nt h es e r v i c e m a r k e t k e yw o r d s ：h y d r o p o w e re m e r p r i s e ；e l e c t r i cp o w e rm a r k e t ；a u x i l i a r y s e r v i c e 水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究 1 课题背景及论文题目的确定和思路 1 1 课题背景 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，但目前尚未有公认成熟的理论，理论与实 践之间还存在巨大的鸿沟。随着电力市场的发展、发输电的分离， 必然要解决辅助服务及其定价的问题。 随着我国电力市场研究和实践的不断深入，辅助服务问题由 于其重要性和技术上的复杂性吸引了越来越多的研究者和电力公 司的兴趣。其实，辅助服务本身并不是新的技术，并非由于电力 市场的出现才提出辅助服务问题，而是在传统的电力系统管理运 行方式下，辅助服务问题一直未引起足够的重视。因为以往电力 公司注目的焦点是电能，在确定研究课题时其研究对象基本上都 是电能，所提供辅助服务的费用与电能的费用被混为一体。这是 因为，辅助服务的作用是保证电力系统供电质量和电力系统安全 水平，但不论是供电质量、系统安全水平的定义还是辅助服务的 管理都不是建立在严格的经济分析基础上的。运行人员既不清楚 提供各种辅助服务的费用，也未能建立衡量系统安全水平和供电 质量的经济指标。 辅助服务的重要性是指任何电力系统不论其管理经营模式如 何，都必须有一种机制确保其能够提供足够的辅助服务，以满足 所需的供电质量和系统安全运行水平。在电力市场下，电网的运 行要以效益为目标，而提高辅助服务的质量可以增加电网的输电 水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究 容量和效率。辅助服务的复杂性指在以往电力公司的运行中，提 供某一种辅助服务往往与发电、输电、配电的各环节密切相关， 而且为了达到某种期望的运行状态需要系统调度员协调各种辅助 服务，很难将其作用及费用单独划分出来。在电力市场环境下， 调度机构不能再要求发电厂和用户无条件地提供辅助服务。对于 发电厂，提供辅助服务成为获取收益的一条新的途经，因此，必 须解决一系列的问题，如怎样分解计算提供辅助服务的成本，怎 样与主能量联合优化等。 1 1 1 辅助服务分类 电力系统的安全性一直是电网运行中需要考虑的一个重要问 题，而一个可靠运行的电网又是电力市场实现电能交易的基础。 一般将，为保证系统安全运行和电能供应质量的系统服务称为辅 助服务。美国联邦能量管制委员会( f e r c ) 规定如下一些辅助服 务：调度与系统控制、无功支持与电压控制、调节与频率响应、 能量不平衡、旋转备用和追加备用( s u p p l e m e n t a lr e s e r v e ) 等， 其中后两种备用也成为运行备用。 国际上有几个团体例如，联邦能量调节委员会( f e r c ) 、o a k r i d g e 国家实验室( o r n l ) 、休斯顿照明和电力( 皿p ) 、纽约电力 联营体( n y p p ) 、密歇根州公共服务委员会( 肝s c ) 、北美电力可 靠性委员会( n e r c ) 、互联运行服务工作集团等，都详细定义罗列 了辅助服务内容。虽然他们使用的术语、分类和定义有很多相似 之处，但也存在着差异。大体分为如下几种主要类型： ( 1 ) 频率控制( 调节备用) ：处理较小的负荷与发电的不匹配， 2 水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究 维持系统频率，以使控制区内负荷与发电的偏差及控制区之间的 交换功率实际值与计划值的偏差为最小。基本上是实时的。 ( 2 ) 可靠性备用( 旋转备用和非旋转备用快速启动机组) ：由于 发电或输电系统故障，使负荷与发电量发生较大偏差时，l o m i n 内 可以提供急需的发电容量( 增加降低) ，恢复负荷跟踪服务的水 平。 ( 3 ) 替代备用：3 0 m i n 6 0 m i n 内可以满发的发电备用容量，包 括发电机容量和可以间断用电负荷，用于提高和恢复可靠性备用 的水平。 ( 4 ) 无功备用电压控制：通过发电机或输电系统中的其它无 功源向系统注入或从系统吸收无功，以维持输电系统的电压在允 许的范围内。 ( 5 ) 发电再计划( r e s c h e d u l e ) 再分配( r e d i s p a t c h ) ：对于 较大的发电负荷偏差，调度中心要重新安排各机组出力。+ ( 6 ) 能量不平衡：补偿实际的交易量与计划交易量的差额。 ( 7 ) 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。 ( 8 ) 事故恢复服务( r e s t o r a t i o ns e r v i c e ) 提供重大事故发生 后系统恢复所需的功率。 ( 9 ) 稳定控制服务f a c t s 、p s s 、a s g 等。 ( 1 0 ) 其它。 各国电力市场的模式不同、定义辅助服务的类型也各不相同。 f e r c 定义了六种辅助服务包含在开放传输电网收费列表中， 六类辅助服务如下： 在控制的区域内外，传送利用计划和调整传输事件与其它团 水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究 体和确定能量交易的计划、系统控制和分配。 无功提供和电压控制，发电机提供无功维持传输线路电压。 这些服务包括使用发电设备提供无功电源和电压控制应该分类定 价。 调节和频率响应是用来及时跟随负荷需求或计划的发电量交 付的波动，为维持系统频率6 0 h z 。 在控制区域内，能量不平衡纠正，小时级的负荷需求与传送 消费能量的不匹配。 运行备用：旋转备用和非旋转备用，被认为用于例如主要发 电设备停电等，未料到的事件时为负荷提供服务的额外发电量。 旋转备用是指在线运行的发电机输出能量小于最大输出量，并在 需要时立即为负荷提供能。非旋转备用是指能在紧急情况下提供 的发电能力，不必立即可以使用，但是非旋转各用通常能被在1 0 分钟内启动并投入运行。 f e r c 讨论其它辅助服务：实时电能损失替换、动态计划、备份 能量提供、黑启动能力。f e r c 不需要t p s 对他们进行分类交易和作 为单独服务项目进行提供这些服务，因为这些服务即非常便宜， 又具有各自的区域特点( 不容易归类) 。 实时电能损失替代是指使用发电量补偿从发电机到负荷的传 输系统的能量损失。 动态计划提供从一个控制区域到另一个区域，发电机输出或消 费的负荷的某些或全部电子信息传输，包括计量、遥测、计算机 软件、硬件、通讯、工程和管理的需求。 备份能量提供是指能在1 小时内被充分利用的发电容量，用于 备份运行备用和商业目的。 4 水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究 黑启动能力是指在没有电网的帮助的情况下，发电机单元从关 机条件到运行条件的启动能力。在发生停电事件时，提供能量给 电网帮助其它发电机组启动。 n e r c 建立的互联运行服务工作集团( i n t e r c o n n e c t e d o p e r a t i o n ss e r v i c e sw o r k i n gg r o u p ) 定义了其它两种辅助服 务( f e r c 根本没提到) ：负荷跟随( l o a df o l l o w i n g ) 和网络稳 定服务( n e t w o r ks t a b ili t y ) 。 负荷跟随服务是指使用发电机满足小时到小时和每天系统负 荷的变化。 网络稳定是指维护和使用特殊的设备帮助维持传输系统稳定 性和可靠性。特殊设备如稳定器、动态限流电阻和f a c t s 设备。 还有其它一些团体定义的一些其它辅助服务： 纽约电力联营体( n e wy o r kp o w e rp 0 0 1 ) 定义风暴表 。 ( s t o r m w a t c h ) 这个服务承担重分配( 调节) 发电机单元，期望 能在潜在的与天气有关的故障发生时，提供额外的传输服务。 e r c o t 定义响应备用，它是运行备用的一部分，它在停电的开 始几分钟内立即响应。 1 1 2 辅助服务的市场模式 纵观各国电力市场的经验，辅助服务的市场模式或补偿模式一 般有统一型、投标型、双边合同型三种，也可以是其中两种的混 合模式。统一型是指辅助服务由市场操作员统一安排，各市场参 与者必须按要求提供辅助服务，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进行奖惩：投标型是指各市场参与者 水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究 对某种辅助服务进行投标，市场操作员根据投标情况来排定优先 次序，制定辅助服务供应计划，并根据系统边际成本对参与者进 行结算：双边合同型是指需要辅助服务的用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，付给电网公 司相应的网损和管理费用。【l 】 各国提供辅助服务的模式不尽相同，是根据那个国家电力系 统的实际情况而定。如英国、阿根廷等国采用统一型方式提供频 率响应和无功控制等服务，而美国加州电网以投标与双边合同结 合的形式提供符合跟踪和频率响应的服务。目前世界上还未出现 完全非调控状态下的双边合同市场。 1 1 3 国外辅助服务市场发展情况 世界上目前较具代表性的两个电力市场：英国e n g l a n d & w a l e s 电力市场和美国加州电力市场。 1 1 3 1 美国加州辅助服务市场 1 ) 加州电力市场辅助服务的种类 美国加州电力市场考虑六种类型的备用，其中四类是小时级 交易需要资源和负荷的匹配。实时调节备用，即自动发电控制 ( a g c ) ，旋转备用，非旋转备用和替代备用。另外两类用于维持 电能传输质量：无功功率，按月履行合同维持系统电压：发电机 黑启动备用，是以年度合同方式在系统大面积断电期间帮助恢复 系统运行的一种备用。 调节备用( a g c ) 是指发电与电网同步运行，随时增加或减 6 水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究 少出力保持系统平衡。 旋转备用是在系统出现故障情况下，立即为负荷提供所需要 的能量。这种服务是由在线运行的发电机，他们所带负荷少于最 大出力的机组承担。因此，旋转备用是在电网上运行的额外的发 电容量，并且在分钟内可以被调用的容量。 非旋转备用是系统出现故障情况下，能为负荷提供服务，但 不能立即提供而是在l o 分钟内提供服务。这些备用可能由在线但 无负荷的机组、快速启动机组或可中断负荷实现。因此，非旋转 备用是没有运行的发电能力，但必须能在l o 分钟内快速启动。 替代备用是指能在l 小时内给电网提供能量的发电容量。 2 1 加州市场的运行步骤及结算方式 在日前市场，p x 组织能量市场拍卖，完成次日每- - + 时段能 量提供和负荷需求的匹配。在这个过程，p x 为市场参与者确定能 量的具体交易量计划，同时为i s o 提供一个没有约束的边际成本价 ( u m c p ) 。p x 的输入，输出体系没有考虑传输系统的限制。因此 没有限制是能量的m c p 反应提供给p x 的交易能量的边际能量价 格( m e p ) 。一旦p x 决定最初的小时段能量交易量计划，它需要 市场参与者相应的更改他们各自的能量资源计划，也就是日前市 场每小时的最初首选计划( i n i t i a lp r e f e r r e ds c h e d u l e s ，i p s s ) 。除了 每个参与者的能量资源计划外，i p s 还将包括每个参与者的选择计 划调节报价( s c h e d u l ea d j u s t m e n tb i d , s a b ) 。s a b 表示如果价格 变化参与者期望的能量资源调节计划。i p s 也包括可选择的辅助服 务报价。x p 确认后把i p s 提交给i s o 。 i s o 受到由p x 和其它所有s c 提交的全部计划表后，i s o 合 7 水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究 计和研究前日市场的每一个小时段的计划是否存在潜在的传输阻 塞问题。如果没有阻塞，i s o 将不作任何调整接受i p s 作为最终计 划。i s o 将使用包含在i p s 中可选择的辅助服务报价实旋辅助服务 拍卖。然后i s o 公布辅助服务计划，如果适用，辅助服务计划作 为最后计划的一部分。如果运行各小时没有阻塞发生，p x 按照 u m c p 作为能量价格支付提供能量的发电商。 p x 从i s o 接收到最终能量计划表和阻塞报价。此时，p x 处 于财政收入中立的地位，重新计算一系列能量市场出清价。( 区域 m c p ) 。 能量市场的拍卖( p x 的能量拍卖) 和传输能量拍卖( i s o 阻 塞管理过程) 是顺序的。因此，p x 将公布各系列能量m c p 为日 前市场的每个小时交易。第一次是在p x 能量拍卖后，单独的在没 有限制的能量m c p 。第二次是在i s o 拍卖传输容量结束后，公布 一系列能量m c p 价格带。当然如果某一特定小时没有阻塞，所有 能量m c p 价格带将等于p x 第一次公布的没有限制的能量m c p 。 i s o 执行阻塞管理是非常重要的，i s o 基于最终计划单独计算能量 m c p 价格带。 i s o 基于备用需求和市场参与者提供的投标价确定每一类辅 助服务，需求备用数量的价格被确定。i s o 确定备用的支付费用并 且通过p x 管理。在发生阻塞的时间断，购买辅助服务基于价格带。 在每个辅助服务市场投标由容量报价( $ m 叼、能量价格 ( $ 和提供数量( m w h ) 构成。对于每个拍卖市场投标的成功者 来讲，i s o 选择提供者是按照容量报价增大的顺序进行，忽略能量 报价。 水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究 辅助服务成功的中标者将被支付备用容量费用，如果发电机 被实时调用同时还要支付能量价格。能量价格支付是除i s o 可调 用容量备用支付之外的回报。 备用服务中标者的能量价格包括在平衡能量和事后定价 田a l a n c m ge n e r g ya n de x - p o s tp d c m g ，b e e p ) 内，b e e p 系统内的 可用资源包括：旋转备用非旋转备用和替代备用，也包括那些为 能量不平衡提供补充投标的资源。b e e p 联营所有这些资源被，并 且基于能量报价的顺序优先安排出力。 由于计量和软件的限制，调节备用的提供者，即a g c ，将按 照调节容量投标价支付，即调节能量支付调整价( r e g u l a t i o n e n e r g yp a y m e n t a d j u s t m e n t ) 。这个价格是设置是根据每个a g c 提 供者提供能量评估得来。 在小时前市场，至少在运行前2 小时报价交付p x ，交易时 间间隔l 小时。这些报价是单位具详细报价。在这个市场不再接 受重复或业务报价。这个市场的主要目的是给市场参与者提供基 于日前计划进行调整的最后机会，以便使实时不平衡最小化。 与日前计划过程相比，不必为阻塞问题在i s o 和参与者之间 反复调整计划。采用日前市场同样的方法确定能量的m c p 价格。 在小时前市场关闭后立即把价格和交易量通知参与者。 辅助服务提供能量提交到p x ，通过i s o 选择用于维持系统安 全和稳定。在并行的日前计划，i s o 也直接接受一部分( 其它s c ) 提交的计划。他们必须说明他们是否自己给自己提供辅助服务或 需要i s o 提供给他们。 9 水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究 i s o 通过操作实时市场维持电力系统平衡。i s o 负责全系统秒 级的发电和负荷能量平衡，满足控制区域内的由n e r c 和w s c c 制定规则。平衡能量价格实时能量价格。它是i s o 通过计算每1 0 分钟间隔能量价得出的。 i s o 从如下资源获得需要的能量：4 小时辅助服务市场并且供 应商采用补充报价投标。已经成功中标提供商已经在备用市场提 供备用容量，除了调节备用( a g c ) 以外，将获得平衡能量电价 和他们各自的辅助服务容量价格。那些通过补充能量投标提供的 供应商将仅仅获得平衡能量价的支付。 每一个辅助服务提供者应该提交 譬嚣：器篡孚弋= 形通过补充能量报价的发电机应该只提一 mm 供能量报价。i s o 把这些能量报价与全 iii 二门二+ 系统报价曲线相结合处理能量增加。如 6 舯1 2 舶6 m1 2 文锄 果在实时市场发生阻塞，价格的设置应 。 i 。 该基于一定的区域性。如果实时需要附 立l ! 蒜 加的能量，i s o 将更具机组运行的技术 约束，从能量报价最低的机组开始调用。当提供大于需求时，发 电机和需求使用下降调节报价。当供电超出需求时，i s o 将调用报 价最高的机组推出，保持平衡。1 0 分钟平衡价设置是以提供或需 求计划表上的最后一台被调用发电机价格。每小时实时能量价参 照每个小时相应的6 个1 0 分钟价格的平均值。 3 ) 美国加州的交易过程 在美国加州交易过程分为两种框架：日前计划和小时前变更计 划。日前市场开始运行前2 天6 ：o o p m ，关闭于运行前一天1 ：o o p m 。 水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究 在开始运行( 1 2 ：0 0 a m ) 前将近1 0 小时完成日制定前计划。i s 0 基于 被提供的日前计划决定所有计划所需的备用。制定日前计划通过 如下步骤： 开始运行2 天前6 ：0 0 p m ，i s 0 公布控制西部交换网( w e n e t ) 的预测结果。 第一步：1 2 ：0 0 a m ( o ：0 0 a m ) ，市场参与者提交次日小时交易计 划。i s 0 向所有市场参与者发布传输系统状况，线路停电、主要回 路潮流、约束发电条件、辅助服务需求。p x 从购买者得到负荷预 测结果，举行拍卖并选择满意的发电机组提供能量和辅助服务， 满足负荷预测的要求。其它s c ( 直接进入市场) 提交能量和辅助 服务计划。提交报价供i s 0 提供辅助服务，增减报价供i s 0 实旌 阻塞管理。 第二步：6 ：0 0 a m ，i s 0 评估联合建议的可行性。i s 0 收到关于 能量提供和当传输线路持续停电时，自己提供辅助服务和需要提 供辅助服务的首选计划。i s 0 结合全部计划评估传输系统潮流和辅 助服务量是否合适。检查传输线路阻塞情况，如果没有，转到第 五步。 第三步：9 ：0 0 a m ，i s 0 调用阻塞协议，问题顾问( i s s u e a d v i s o r y ) 。i s 0 分析阻塞并且问题顾问( i s s u ea d v i s o r y ) 重新 发送到s c 。返回到第一、二步，i s o 仅仅接受计划数量的改变， j j 价格不变。 第四步：1 1 ：0 0 a m ，基于重新提交的计划，i s 0 测试阻塞和改变 计划阻塞的减轻程度，i s 0 最终确定阻塞管理计划。 第五步：2 ：0 0 p m ，i s 0 最终确定日前计划。p x 公布区域的销售 和购买能量价格。p x 通报关于最终计划的细节包括内部区域阻塞 水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究 管理和在i s o 辅助服务拍卖的报价信息给每一个市场参与者。 目前加州辅助服务和能量实行同步拍卖，避免市场参与者博弈 行为，减少辅助服务市场价格背离现象。 1 1 3 2 英国辅助服务市场 1 ) 英国电力市场结构 英国新电力市场主要包括：远期合同市场和期货市场；短期 双边市场；实时市场。英国辅助服务市场是由电网调度员在短期 双边市场结束后，通过平衡市场、不平衡结算实现。 ( 1 ) 远期合同和期货市场：远期合同和期货市场由一个独 立的市场操作员来运营。该市场操作员很有可能是个类似于商 品交易中心的组织。在这种市场中又可以分为长期市场和中期市 场：长期市场交易基于年度基本负荷，市场成员可以提前几年签 订合同，交易量很大，交易不细化到每0 5 h 间隔。中期市场交 易基于季度、月或周的基本负荷，交易量较大，部分交易可以 细化至0 5 h 交易时段。远期合同市场和期货市场的规则、交易 过程和结算方法均由市场自行决定，与电力监管机构无关。 ( 2 ) 短期双边市场：短期双边市场相对于每个交易时段至 少提前2 4 h 滚动开市，发电运行前4 h 结束交易。该市场通过交 易人、交易中心或日前拍卖进行电能买卖，按0 5 h 进行交易， 参与者很多，但大多数交易量不大。该市场向市场成员提供最新 的电网实时和预测信息，使他们有机会对其长期合同定位进行调 整。短期双边市场框架和市场操作员均由电力监管机构确定。 ( 3 ) 实时市场( 平衡市场) 包括：实时运行前4 h 开市( 短 期双边市场闭市后开) ，直至供电完成。主要功能是系统操作员 接受b i d s 和o f f e r s ，提供辅助服务保证供需平衡的情况下消除 解除越限，维持系统安全。并负责根据o f f e r s 和b i d s 进行结算。 1 2 水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究 这里o f f e r s 和b i d s 是市场成员在平衡市场中自愿向系统调 度员申报的增减出力( 负荷) 报价。o f f e r s 可以是机组出力水平 的增加或是用户负荷的减少，b i d s 是机组出力的减少或用户负 荷的增加。调度员按总费用最小原则确定b m u 的上调量和下调 量，并根据“p a ya sb i d ”原则购买上调量和下调量。 在实际运行时，由于非计划内机组停运以及市场成员的策略 决定，发电量和电力负荷出现偏差是不可避免的。这种不可预测 的偏差将导致电力不平衡。a g c 机组会在在秒之内首先响应该偏 差。为了周期性地恢复a g c 机组地基本工作位置点，调度员必须 定期采购电力。此时，各种备用都可以被调用。 在旧的市场模式下，n g c 的电网调度员，负责根据电力联营 体内的日前投标报价调整发电水平来维持系统平衡，同时负责签 订辅助服务合同。新的市场模式专门设立平衡市场以便调度员行 使相同的职能，也使其他市场成员能够提前4 h 通过投标报价反 映其最新的供需变化。 从短期双边市场闭市时起，n g c 作为电网调度员，通过平衡 市场，在考虑输电网络约束条件的同时维持系统的发电和负荷平 衡。调度员接受靠近系统实时运行状态的各发电商申报机组的 上、下可调容量和相应的报价，确定一个最优的调节方案，对系 统进行实时调节。同时签订一些有关调频、备用等的辅助服务合 同，以便在电网实时运行时平衡系统功率。 辅助服务也是通过平衡市场实现的，平衡市场的建立是电力 市场模式改革的核心。n g c 调度员将兼任平衡市场的市场操作员。 以使n g c 可以在半小时之内有效地对系统进行控制。市场结算包 括市场成员之间的合同结算和由n g c 负责的平衡市场的不平衡 水电企业辅助服务成本分析及主辅联合优化研究 结算a ( 4 ) 不平衡结算计算出一个合理的价格，用以偿付系统 调度员处理功率不平衡所需的费用，以及向造成功率不平衡的发 电商和供电商收费。 在新的电力市场模式下，不平衡结算的主要功能是决定不平 衡电价和计算网络阻塞调度费。对于在每个运行时段中导致系统 不平衡的市场成员，