第7章辅助服务

1、 电能市场的良好运营有一个重要的前提条件，必须有一个坚实的物理电力系统作为它的基础。 系统使用者希望电力系统有一定的可靠性。 为了能解决可能发生的事故，需要考虑同时采取预防和校正措施。 传统电力体制下，垂直一体化公用事业掌握了完成校正措施所必需的全部资源 竞争性电力市场下，有些资源已经分流到另外一些行业成员手中，系统运营商不可能随意调配。此类资源已经变成一种需要进行付费购买的商业服务，为辅助服务。建立有针对性的机制，确保辅助服务的有效供应与成本回收。一、辅助服务的定义 不同的国家对辅助服务的定义和内容划分有所不用。 从发电侧考虑：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。 从

2、输电侧考虑：辅助服务视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。 从管理运行的角度考虑：为了保证供电质量和可靠性要求而要有一个有功、无功的实时平衡服务以及其他的运行服务。二、辅助服务的分类1、负荷跟踪与频率控制：实时处理较小的负荷与发电功率偏差，维持系统频率。2、旋转备用：负荷与发电功率发生较大不平衡时，能够保证10min内增加的同步容量，恢复负荷跟踪服务的水平。3、运行备用：指能在20-30分钟内启动并达到正常发电功率4、无功备用和电压控制：通过发电机或输电系统中的其他无功电源向系统注入或从系统吸收无功功率，以维持系统各节点的电压在允许范围内。5

3、、发电再计划：正常运行时对于较大的发电与负荷功率偏差，调度中心要重新安排各机组的发电功率（在线经济调度）二、辅助服务的分类（续）6、能量不平衡处理：在电力市场交易中，如何补偿实际交易电量与计划交易电量的不平衡而造成市场成员收益的减少额。7、黑启动：整个系统因故障停运后，不依赖其他网络，通过系统中有自启动能力的机组，逐步扩大电力系统的恢复范围，最终实现整个电力系统的恢复。8、稳定性控制服务： 三、辅助服务的市场模式 1、统一型：由市场操作员统一安排，市场参与者必须提供的服务，结算时市场操作员根据参与者对辅助服务命令的执行情况给予奖惩。2、投标型：由市场参与者对某种辅助服务进行投标，市场操作员根据

4、投标情况排定优先次序和制定供应计划使辅助服务的总费用最小。3、双边合同型：由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。加州电力市场：投标型辅助服务：旋转备用、非旋转备用、AGC、替代备用、电压支持和黑启动前四种由独立系统操作员ISO通过日前竞争拍卖获得，拍卖在电力交易中心PX的电能拍卖完成后进行的电压支持和黑启动：长期合同方式交易成功的报价者不论是否被调度，都将得到一笔备用容量费用，备用容量被加载时，报价者还将得到一笔电量电费新英格兰电力市场：投标型辅助服务和电能一样由ISO安排，各种辅助服务事先定价，和电能一起采用竞价方式。阿根廷电力市场：投标型辅助服务

5、：频率调节、旋转备用、冷备用、电压控制和无功管理辅助服务交易和电能交易均采用投标方式。波兰电力市场：投标和双边合同辅助服务：旋转备用、非旋转备用、替代备用、频率调节、无功电压控制及黑启动澳大利亚电力市场：统一型国家电力市场管理公司作为电力市场操作员，负责辅助服务的管理和操作。挪威电力市场：统一型辅助服务以两种方式提供：基本辅助服务，市场操作员要求市场参与者必须提供的，没有额外报酬超额辅助服务，只有系统操作员要求提供超额辅助服务时，提供者才能得到额外的补偿一、市场条件下的频率控制频率反应了电力系统中有功功率供需平衡的基本状态。有功功率供大于求，频率将高于额定值，反之，将低于额定值。频率的稳定性依

6、赖于发电功率与负荷功率间的关系。频率偏差调整方法主要是调整发电功率和负荷管理。频率的一次调整(发电机调速器调节)、二次调整（由调频器调节）、三次调整（经济调度）。通过频率调整完成如下功能：使发电功率自动跟踪负荷功率的变化；响应负荷功率或发电功率的随机变化，维持系统频率为规定值；在区域内分配系统发电功率，维持区域间功率交换为计划值等。 二、电力系统的静态频率特性电力系统静态频率特性取决于负荷的静态频率特性和发电机组的静态频率特性。频率与负荷的关系：、KL：负荷的静态频率调节系数 电力系统的负荷频率调节系数标幺值 为1.5-2。系统负荷变化与频率变化有线性关系2、KG：发电机的频率调节系数 001

7、PPKKffLGfPKLL*LKfPKGG三、频率的一次调整1、一次调频原理负荷突然增加 ，其特性曲线平行上移，发电机调整出力，运行点沿PG上移，而负荷沿PL下移，负荷与发电机共同调节，使得重新交于O点达到新的平衡。负荷减小的功率为： 发电及增加的功率： fPf0f0P0P0PGPLPLOO0LP0LPfKPLLfKPGG由此得：为系统的单位调节功率，若系统中有台发电机，只有台机组参加一次调整，则系统的单位调节功率为： fKfKPGLL0fKfKKPsGLL)(0GLsKKKsKfPKKKLGLs0LmiGisKKK1、一次调频备用容量的分配 为时段系统运行发电机的总容量。 为一次调频备用容量

8、的百分比。 为第时段的一次调频备用容量。水电机组的备用容量水平不小于其相应容量的10%。火电机组的备用容量水平不小于其相应容量的5%一般以提供一次备用容量的边际机组的发电微增费用作为一次备用容量的价格。各发电厂必须承担其分担的一次备用容量，这部分费用已包含在能量费中，不再单独进行补偿。仅仅在发电厂提供的一次备用容量超过或者少于其分配份额时才有额外的报酬或罚款。%, 1tetgtrrPPtgP,%,tertrP, 1四、频率的二次调整1、原理 l 是指手动或自动操作调频器使发电机组的频率特性曲线平行移动，从而使负荷引起的频率偏差保持在允许范围内。l AGC（自动发电控制）：负荷频率控制和经济调度

9、l 一次调频留下了频率偏差和净交换功率偏差，AGC因此动作开始频率二次调整。传统体制下AGC是电力公司的控制中心有权要求控制区内各发电机组无条件地执行AGC控制信号。2、电力市场条件下的AGC服务l 电力市场必须提供一种能够推动发电厂共同参与自动发电控制的机制，保证电力系统安全。其核心应该是对AGC服务提供合理报酬并做到优质优价。 l 我国的AGC辅助服务的指标、费用、服务的结算还有待于解决。l 上海电力市场发电侧只考虑惩罚措施，当发电机组不能按电网要求提供合格的AGC时，要扣减年度期货电量指标数和上网电量。l AGC辅助服务没有很好地量化，也难以体现市场竞争的机制。五、频率的三次调整 就是在

10、线经济调度。目的：在满足电力系统质量和安全的前提下合理利用能源和设备，以最低的发电成本或费用获得最多的有用的电能。研究内容：1、各类发电厂的运行特点及其合理组合2、发电设备的经济特性3、经济调度控制的主要算法4、火电厂之间的经济负荷分配5、水、火电厂之间的经济负荷分配6、电力系统网损一、备用服务概述备用的核心：确定容量及其分配的算法，并提出相应的价格机制，使各发电厂积极响应调度的备用容量安排。目前对备用的分类不一致，基于投入时间和是否同步的情况，各电力市场都提出了相应的分类方法。加州电力市场备用服务：旋转备用、非旋转备用、AGC、替代备用英格兰电力市场备用服务：10min旋转备用、10min非

11、旋转备用、30min运行备用、可断电负荷我国分为热备用、冷备用热备用：能够保证在10min内增加的同步容量冷备用：未运转的发电设备可能发出的最大功率在实际电力市场中倾向于将备用分为：瞬时响应备用AGC、10min旋转备用、10min非旋转备用、30min备用、60min备用和冷备用二、备用市场运营模式 备用市场运营过程：备用服务提供者提交备用容量大小和备用容量价格，备用市场操作员根据某个目标选购备用。备用容量大小一般根据确定性原则，备用必须大于系统中最大一台机组的容量，满足系统规定的备用与发电系统容量之比。备用的分配一般是根据最优性原则，取决于使某个选定的目标最优。1、加州电力市场的备用模式：

12、由ISO通过日前竞争拍卖获取，拍卖在电能交易中心PX的电能拍卖完成后进行的。拍卖顺序是AGC、旋转备用、非旋转备用、替代备用。市场参与者分别提交备用容量报价和备用电量报价。成功的报价者不论其是否被调度，都将得到一笔备用容量费用，备用容量如果被调度加载，报价者还将得到一笔电量电费。（1）发电厂投标（2）投标选择（3）服务结算2、英格兰电力市场的备用模式包括：旋转备用、非旋转备用、运行备用对市场参与者的要求：（1）投标信息包括投标容量和相应的价格（2）投标时间：在每日交易最终期限之前完成（3）有能力提供旋转备用，但没有被采纳，可参加非旋转备用投标。（4）有能力提供旋转备用和非旋转备用，但没有被采纳

13、的，可参加运行备用投标。三、无功备用无功实时运行采用投标方式，包括无功电源的详细技术参数和无功报价。四、可中断负荷指在电网高峰负荷时段，用户负荷中可以中断的部分。1、可中断负荷的容量2、可中断负荷的赔偿价格3、可中断负荷的时间一、概述正确的无功价格信号可以提高电网经济效益可以降低网损无功管理可以改善电压波形无功服务的特点：供电的地域性，无功供应原则上应就地平衡。控制的分散性，电压控制需要无功平衡，各节点电压不同手段的多样性，多种无功源分析的复杂性，无功运行费很小，但投资费用很高无功服务的分析较有功服务更复杂二、影响无功服务的技术因素1、无功需求 容量需求：使用容量和备用容量、感性容量和容性容量

14、、无功容量的位置。 备用需求：所有无功补偿等应留有无功备用 电量需求：预测无功电量，合理分配到各无功源 响应需求：响应时间和速度2、无功生产对发电厂的影响 投资增加：为满足电网所要求的无功容量，发电设备就必须更大、更昂贵。设备的大小和费用与无功容量成正比。 能量损耗：无功负荷增加，发电机的能量损耗也将增加 维修维护：转子和定子电流增加，增大其振动，对发电机造成一定的损害 设备磨损等：缩短发电机的使用寿命一、黑启动的定义 整个系统故障停运后，不依赖别的电网，通过系统中具有自启动能力机组的启动，带动无自动启动能力的机组，逐步扩大电力系统的恢复范围，最终实现整个电力系统的恢复。 黑启动机组充裕的电网

15、：选择合适的电源，减少黑启动完成的时间，降低电网或用户承担的黑启动服务费用，减少因停电引起的损失。 黑启动机组不足的电网：通过签订长期辅助服务合同等方式，使用邻近电网机组作为黑启动机组，实现本电网供电的恢复，避免为了满足系统黑启动的要求而增加大量的投资去引入黑启动机组。二、黑启动服务的形式1、电网内有足够的黑启动能力：根据黑启动的恢复计划，自行恢复系统供电2、电网没有能够满足黑启动要求的机组或黑启动机组数量不能满足系统恢复的需要，但在本区域有满足条件但不属于本电网的黑启动机组：签订长期辅助合同，约定黑启动服务的提供方式和费用计算3、电网没有能够满足黑启动要求的机组或黑启动机组数量不能满足系统恢

16、复的需要，也没有其他电网的黑启动机组：不需要维持黑启动能力的费用，只需支付黑启动紧急功率支持费用，费用较少，代价是供电恢复的时间延长，具有一定的不确定性三、黑启动所需要的资源1、黑启动机组：在没有外部电源的情况下自启动，并给输电线充电，带动其他没有自启动能力的机组启动，最终对全网的用户重新提供服务。2、非黑启动机组：在厂用电恢复时能快速恢复供电，并参与以后的系统供电恢复过程3、输电系统的设备、控制和通信：大范围停电时监控和重建电力系统4、电网调度部门的装置和通信：在大范围停电发生时能够直接指导系统重建四、黑启动机组的确定1、自启动能力：在没有外部电网支持情况下有自启动能力，启动速度快。2、在电网中的位置：离大容量机组近，启动路径短，电压等级变换少，离重要负荷中心近3、带负荷的能力：有足够容量带动非黑启动机组厂用负荷五、提供黑启动服务所需的工作1、电网调度部门制定灵活的黑启动计划，并验证可行性，必须能够灵活适应可能出现的意外情况，不至于因为某一设备故障而导致黑启动过程无法进行进行黑启动试验和训练，使有关人员在大停电时能胜任更为紧张、复杂的操作，避免因为人员误操作造成的延误或伤害。2、黑启动机组