国外电力市场对无功管理措施的影响

国外电力市场对无功管理措施的影响1英国的无功功率管理措施在英国电力监管办公室（OFFER）的管理下，英国国家电网公司（NGC）计划进行增加无功出力、调整无功电价的工作。以调整自1998年4月以来实施的措施。在1997年4月以前，发电机所发无功功率的费用由“联营及结算协议”（PSA）的相关条款决定[124]。1998年电网所用无功功率为119.2Tvarh，其中约85％由输配电系统中设备提供，NGC的SVC和机械开关投切式电容器提供了12.5Tvarh，其余15％由NGC电网的发电机提供，约17.9Tvarh。NGC与三个发电公司，以及与苏格兰互联的2台机组和NGC的抽水蓄能电站签订了提供无功功率的协议，总金额达4千万英镑。1996年英格兰与威尔士电力联营体成立了无功功率市场工作组，其任务就是加强无功功率的研究与管理，健全无功功率管理的市场机制，提出市场运营规则。无功功率市场是NGC与电力用户之间的开放市场，进一步实现包括NGC、区域电力公司、私营公司、发电厂及部分直供用户的无功功率协议。为了满足电网无功功率的需求，降低无功功率发、输的费用，NGC认为无功功率只能由系统调度人员管理和控制，电网的安全稳定给NGC带来直接的经济效益。NGC对无功功率的管理或者通过市场协议，或者通过约定支付机制。随着无功功率市场竞争性的日趋激烈，NGC必须保持有效的激励手段。NGC认为适当地从发电厂或其它无功电源处购买无功功率，并进行无功功率的价格控制。OFFER督促NGC就自有无功补偿设备参与无功功率市场提出合理的方案，建立统一机制，为NGC的电网提供电压支持。NGC认为过去所采取的调控原则在其方法和效果上仍存在争论。无功功率市场尚处于发展期，无功功率的定价存在许多不确定性。NGC建议利益共享的无功功率监管的发展方向。OFFER认为在无功功率市场成功运行一段时间之前，改变无功功率监管的形式为时过早。现有机制在降低无功功率价格上的作用就表明保持其运行的重要性。NGC建议的保有额度是50％的利润和25％的损耗分担系数，分担系数的不均衡反应了将来无功功率价格多变性带来的风险。2美国无功功率管理措施下面将对电力市场环境下美国5个独力系统运营商（ISO）：加利福尼亚、新英格兰、纽约、PJM、德克萨斯的无功管理措施进行分析[125]。（1）无功功率的需求分析和控制措施加利福尼亚ISO通过潮流研究来确定每小时保持电压水平和无功边界的无功需求量和补偿位置，电压水平和无功边界由北美电力可靠性协会（NERC）和美国西部协作委员会（WECC）制定的规定决定。新英格兰、纽约和PJM根据本区域内制定的输电电压水平限制，来确定所需的无功电压支持。德克萨斯的ERCOT确定了所有发电机母线的电压运行曲线，尽管仍需要根据当前系统状况临时修改电压需求。表11.4-1所示新为英格兰所采取的不同电压控制措施。输电公司采取的这些措施包括：1）调节输电公司自有发电厂（如电容器组的投切）；2）改变发电计划使其提供系统电压支持，而根据电力市场是不应如此调度的；3）对发电厂之间进行设置调整（如改变发电机的励磁系统参数）；4）购买无功功率（如同步调相机的输出）。前两种手段最重要，除限制特定发电机外，电网调度员可以利用电力市场调度模式中的“机群限制”来保持特定区域内的电压稳定。表11.4-1英格兰ISO采用的电压控制手段补偿方式提供商控制方式固定电容器组末端用户根据负荷投切固定电容器组输电公司调度指导下投切达到要求功率因数的电容器组配电公司可投切，但响应慢，补偿效果随电压平方减小变压器分接头调节输电、配电公司自动或手动SVC配电公司调度指导下投切，响应快，补偿效果随电压平方减小发电机规定的无功容量发电商调度直接控制定值发电机的限制值发电商调度指导根据电压变化甩负荷终端用户调度指导加利福尼亚ISO每天发布电压运行曲线，与ISO有协议的发电机必须遵守协议中规定的功率因数要求。那些不需要维持协议要求功率因数的发电机，可采用与其相连的输电商的FERC价目表，根据本地电压支持的需求，ISO选择发电成本最小的发电机来发出支持电压的无功功率。纽约ISO与输电公司一起对无功功率计划负责，ISO在整个控制区域内协调系统电压，输电公司负责无功补偿设备的就地操作。PJM的输电公司确保所有无功补偿设备处于均衡利用的情况，输电公司为保持系统的稳定性可能改变运行计划。当地控制中心调度员也可以直接改变发电机的电压标准或无功输出。发电机的控制系统会自动动作以改变系统状态，根据本地电压情况增加或减小无功输出。德克萨斯则有所不同，它试图尽量减小电压调节对发电机无功出力的依靠。这种措施反映出ERCOT在德克萨斯发电厂的控制性较小，因此尽可能不对发电机进行调度。ERCOT按照区域确定保持电压水平所需的无功功率，并在电力市场信息系统上公布电压运行曲线。这样可以使QSE了解其发电机联网处所要求的电压水平，QSE必须对此电压运行曲线做出反应。ERCOT配置静态无功补偿设备，这样QSE可以保持动态无功储备以满足ERCOT系统的要求。（2）发电侧无功出力控制措施加利福尼亚的发电机功率因数要求范围是0.90（滞后）到0.95（超前）之间。ISO要求发电机提供超出其标准范围的无功功率输出时会有额外补偿。所有直接与ISO调度电网连接的负荷和配电公司必须保持电网联络点无功潮流功率因数范围为0.97（滞后）到0.99（超前）。ISO在电网的联络点测量发电机和负荷的功率因数，对没有达到功率因数要求的发电机、负荷及配电公司进行罚款。新英格兰的发电机必须能够发出或吸收无功功率，使其功率因数与互联输电公司的要求一致，并且要求发电机在自动电压调节（AVR）方式下运行。如果一台发电机没有足够的无功容量或者不能由系统调度员直接调度这些无功容量，互联输电公司要安装无功补偿设备，其费用由发电商支付。输电网用户必须保持所有负荷的功率因数和无功补偿能力在系统运营商制定的标准范围内。如果输电网用户缺乏足够的无功补偿能力，互联输电公司要安装无功补偿设备，其费用由输电网用户支付。PJM要求发电机的功率因数必须在0.90（滞后）到0.95（超前）的范围内。电网运营商允许一小部分发电机在较低标准下运行。发电商必须在电网运营商的指导下，使发电机在设计范围内运行。发电机与电网同步后，AVR必须保证一直投入运行。德克萨斯要求发电机的功率因数必须在0.95（滞后）到0.95（超前）的范围内，在发电机升压变高压侧测量功率因数。发电机并网后必须一直保证这种无功容量。在这个运行范围内不需要额外的无功补偿设备。ERCOT指导发电机的电压控制调节，使其运行在规定范围内。发电机发出所需无功功率并不减少有功输出，这样可以发出额外的无功功率。如果系统可靠性