輔助服務(wù)市場輔助服務(wù)概述國外輔助服務(wù)概況輔助服務(wù)成本分析AGC市場旋轉(zhuǎn)備用市場無功輔助服務(wù)黑啟動輔助服務(wù)1.1什么是輔助服務(wù)？電力系統(tǒng)的主要功能是發(fā)電、輸電和供電給用戶。但是，為了滿足供電質(zhì)量要求，在必要情況下，必須由一定類型的技術(shù)設(shè)施來保證電力系統(tǒng)可靠性和安全性。這些技術(shù)設(shè)施全部稱為輔助服務(wù)。大多數(shù)輔助服務(wù)由生產(chǎn)電能的同樣設(shè)備提供---電能市場和輔助服務(wù)市場緊密結(jié)合總之，通常意義上的輔助服務(wù)，相對于有功市場而言，是指為了保障電力系統(tǒng)安全、促進(jìn)電力交易和保證電力供應(yīng)，由發(fā)電商提供的除正常電能生產(chǎn)外的額外服務(wù)。1.2開展輔助服務(wù)市場的必要性為了維持商品的質(zhì)量，發(fā)電商應(yīng)提供調(diào)頻、擔(dān)任事故備用和電壓支持的服務(wù)。不是所有的發(fā)電機組都能提供這種服務(wù)，只有裝有調(diào)頻裝置和跟蹤負(fù)荷能力強的發(fā)電機組才能提供這種服務(wù)。發(fā)電公司必須為提供這種服務(wù)付出代價（包括設(shè)備投資和放棄在現(xiàn)貨市場上的競價機會）。交易中心必須對發(fā)電公司提供的服務(wù)進(jìn)行補償。輔助服務(wù)市場正是組織發(fā)電公司對輔助服務(wù)的需求進(jìn)行的競爭，從而發(fā)現(xiàn)發(fā)電公司提供的輔助服務(wù)的市場價值，并按這一價值對發(fā)電公司進(jìn)行結(jié)算。1.3輔助服務(wù)的分類（1）負(fù)荷跟蹤與頻率控制（AGC）

實時處理較小的負(fù)荷與發(fā)電功率的不匹配，維持系統(tǒng)頻率，并使控制區(qū)內(nèi)負(fù)荷與發(fā)電功率的偏差及控制區(qū)之間的交換功率實際值與計劃值的偏差最小。（2）備用

電力系統(tǒng)除滿足最大負(fù)荷需求外，為保證電能質(zhì)量和系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行而保持的有功功率儲備。按照響應(yīng)速度備用可以細(xì)分為：旋轉(zhuǎn)備用、非旋轉(zhuǎn)備用、替代備用等。（3）無功電壓支持

通過發(fā)電機或輸電系統(tǒng)中的其他無功電源向系統(tǒng)注入或從系統(tǒng)吸收無功功率，以維持輸電系統(tǒng)的電壓在允許范圍內(nèi)。（4）事故后恢復(fù)服務(wù)（黑啟動）

整個系統(tǒng)因故障停運后，可以不依賴別的外來電源幫助，通過啟動系統(tǒng)中具有自啟動能力的機組來帶動無自啟動能力的機組，逐步擴大系統(tǒng)的恢復(fù)范圍，最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)的恢復(fù)。電網(wǎng)的黑啟動以電廠的黑啟動為前提。黑啟動電廠應(yīng)具備在沒有外援廠用電的情況下啟動發(fā)電機的能力。1.4輔助服務(wù)的特點輔助服務(wù)市場與電量市場是并列的；兩個比較特殊的輔助服務(wù)就是AGC和旋轉(zhuǎn)備用，這些服務(wù)需要發(fā)電機組不能帶足夠負(fù)荷，維持一定在線容量，以滿足實時容量需求或者提供平衡電能；輔助服務(wù)的特征是提前預(yù)留容量，并在實時調(diào)度中分配電量。這意味著需要支付兩類相關(guān)價格：容量價格和電量價格。2.國外輔助服務(wù)概況澄清誤解：輔助服務(wù)≠輔助服務(wù)市場！國外各電力市場都定義了自己的輔助服務(wù)項目，但并不是都組織了輔助服務(wù)市場。即使組織了輔助服務(wù)市場，也并不是所有的輔助服務(wù)項目都通過競標(biāo)市場來獲得。設(shè)置輔助服務(wù)市場的電力市場主要有澳大利亞、美國新英格蘭、美國PJM、美國加州和美國紐約州。2.1國外輔助服務(wù)設(shè)置-英國澳大利亞美國新英格蘭美國PJM美國加州美國紐約州AGC日前市場日前市場日前市場日前市場日前市場實時市場備用10分鐘旋轉(zhuǎn)備用10分鐘非旋轉(zhuǎn)備用30分鐘運行備用日前市場旋轉(zhuǎn)備用日前市場旋轉(zhuǎn)備用非旋轉(zhuǎn)備用替代備用日前市場10分鐘旋轉(zhuǎn)備用、10分鐘非旋轉(zhuǎn)備用30分鐘非旋轉(zhuǎn)備用日前市場和實時市場無功長期合同長期合同成本結(jié)算黑啟動長期合同長期合同長期合同2.2國外輔助服務(wù)設(shè)置-其他主要市場輔助服務(wù)的主要研究點3.輔助服務(wù)成本分析在我國，輔助服務(wù)問題長期未引起足夠的重視。傳統(tǒng)的調(diào)度機制下，電廠提供各類輔助服務(wù)被規(guī)定為“義務(wù)”。長期無償提供輔助服務(wù)，也使發(fā)電企業(yè)對維護(hù)系統(tǒng)的安全性和可靠性失去足夠的積極性。在市場環(huán)境下，發(fā)電企業(yè)是獨立的經(jīng)濟(jì)實體，所提供的輔助服務(wù)應(yīng)該是有償?shù)?。?yīng)從成本角度分析各類輔助服務(wù)，建立輔助服務(wù)的成本模型。由于發(fā)電機組提供輔助服務(wù)時，往往同時提供大量電能，這部分電能又屬于輔助服務(wù)的服務(wù)費用。因此，輔助服務(wù)成本研究的一個值得注意的問題就是盡量將輔助服務(wù)成本與發(fā)電部分的成本分離，以避免由輔助服務(wù)和電量雙重結(jié)算而造成的成本重復(fù)計算。輔助服務(wù)的成本可以分為固定成本和可變成本。3.1固定成本從輔助服務(wù)的固定成本投資看，可以分為兩類：一類是輔助服務(wù)與發(fā)電服務(wù)共享相同的固定成本；另一類是輔助服務(wù)必須添加特殊的裝置或設(shè)備的成本。3.1.1輔助服務(wù)與發(fā)電服務(wù)共享相同的固定成本提供這類輔助服務(wù)無需額外添加裝置或設(shè)備。大多數(shù)輔助服務(wù)都屬于這類情況。比如：發(fā)電機既可發(fā)出有功，也可發(fā)出無功。但生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是有功電量，無功電量是其副產(chǎn)品，因而難以確定哪一部分為有功設(shè)備投資，哪一部分為無功設(shè)備投資。再如：發(fā)電機組既可以發(fā)電，也可以提供各類備用。很難確定哪一部分為發(fā)電投資，哪一部分為備用投資。3.1.2輔助服務(wù)必須添加特殊的裝置或設(shè)備的成本

這部分裝置的投資專門針對該項輔助服務(wù)。AGC輔助服務(wù)要求火電機組具備調(diào)頻器（LFC裝置）和CCS（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)），以便提供良好的頻率響應(yīng)和負(fù)荷調(diào)節(jié)的能力；黑啟動服務(wù)要求機組具備無需外部電源的自啟動裝置，從而可以完成機組重啟動，并恢復(fù)系統(tǒng)的供電。這部分裝置的固定成本屬于輔助服務(wù)的固定成本。3.2可變成本輔助服務(wù)的可變成本包括兩部分：（1）輔助服務(wù)的運行成本（2）維持輔助服務(wù)能力的成本3.2.1輔助服務(wù)的運行成本主要是調(diào)用該輔助服務(wù)時發(fā)電的服務(wù)成本。調(diào)用該輔助服務(wù)時的發(fā)電過程與普通的發(fā)電過程的成本基本相同，額外增加的成本很小。在AGC、各類備用、無功和黑啟動等輔助服務(wù)的運行過程，基本等同于普通的發(fā)電過程或啟動過程，額外只是增加機組的銅耗和磨損的成本，這部分成本可忽略。由于發(fā)電的服務(wù)成本可以在電量市場中結(jié)算，因此，輔助服務(wù)的運行成本屬電量成本，在輔助服務(wù)成本研究中不必考慮，以避免重復(fù)計算。3.2.2維持輔助服務(wù)能力的成本維持輔助服務(wù)能力的成本包含兩方面：1）維持輔助服務(wù)的附加成本2）損失的機會成本1）維持輔助服務(wù)的附加成本從維持輔助服務(wù)能力的附加成本看，絕大多數(shù)輔助服務(wù)容量的預(yù)留，都將導(dǎo)致發(fā)電運行成本的增加。機組煤耗曲線近似為下降型或倒鉤型，單位發(fā)電成本通常隨機組出力的增加而減少。提供旋轉(zhuǎn)備用的機組，將導(dǎo)致機組出力點的下降和發(fā)電煤耗的上升。維持旋轉(zhuǎn)備用的附加成本，就是這部分增加的發(fā)電成本。2）損失的機會成本 維持某項輔助服務(wù)能力，將導(dǎo)致機組在電量市場或其他輔助服務(wù)市場中獲利機會的喪失，從而產(chǎn)生機會成本。3.3輔助服務(wù)成本分析的作用發(fā)電商：認(rèn)識輔助服務(wù)的價值，合理的報價，允許適度分配自身有限的發(fā)電能力交易中心：對所需的輔助服務(wù)心中有數(shù)，合理組織輔助服務(wù)交易，識別明顯的投機4.AGC市場電力系統(tǒng)的有功不平衡負(fù)荷表現(xiàn)為頻率的波動和聯(lián)絡(luò)線潮流的變化等信號AGC系統(tǒng)的控制目標(biāo)為區(qū)域控制誤差A(yù)CE(AreaControlError)。電力系統(tǒng)對AGC的需求為維持系統(tǒng)頻率及聯(lián)絡(luò)線交換功率的調(diào)節(jié)容量。電力系統(tǒng)的AGC調(diào)節(jié)容量分為兩部分：向上調(diào)節(jié)容量和向下調(diào)節(jié)容量---確定基值點4.1機組的報價機組為了提供AGC服務(wù)，加裝了額外的AGC設(shè)備，使發(fā)電成本增高；另外工作在AGC基值點上將犧牲部分可發(fā)電空間的發(fā)電利潤，AGC容量付費還要補償這部分少發(fā)電的機會成本。所以AGC機組一旦交易成功，即使沒有被調(diào)用，也仍然要對其支付容量費用；機組申報調(diào)頻容量－價格曲線。4.2競爭原理AGC與其他輔助服務(wù)的競價過程是是分離的；報價方提交的容量報價與電量報價是分離的；AGC輔助服務(wù)如果在市場中被調(diào)用，還需支付電量費用；AGC輔助服務(wù)的容量成本主要是其機會成本。4.3AGC市場的交易決策4.4價格機制調(diào)頻容量價格不應(yīng)高于該發(fā)電容量產(chǎn)生的最大利潤；對機組漲跌幅度進(jìn)行限制；結(jié)算價格包括容量電價和電量電價；優(yōu)化目標(biāo)：各時段系統(tǒng)總的AGC輔助服務(wù)邊際價格最低。約束條件系統(tǒng)AGC響應(yīng)速率需求系統(tǒng)AGC容量需求機組AGC容量限制4.5AGC輔助服務(wù)市場模型AGC輔助市場AGC機組調(diào)頻范圍AGC機組響應(yīng)速率AGC機組報價AGC性能價格排序系統(tǒng)AGC容量需求系統(tǒng)AGC速率需求約束條件機組AGC申報AGC機組購買容量AGC性能邊際價格AGC交易決策4.6在日前組織AGC市場的合理性分析

與預(yù)調(diào)度發(fā)電計劃結(jié)合起來，可以充分考慮機組的帶負(fù)荷情況；針對各時段AGC需求的分時購買，可以降低系統(tǒng)AGC的總購買成本。5.旋轉(zhuǎn)備用市場備用的分類方式旋轉(zhuǎn)備用非旋轉(zhuǎn)備用替代備用組織備用市場的時限：考慮到15分鐘的實時市場，備用能力的市場達(dá)到10分鐘即可。5.1備用輔助服務(wù)多數(shù)市場規(guī)定，旋轉(zhuǎn)備用為與系統(tǒng)同步運行的機組10分鐘內(nèi)可以增加（調(diào)節(jié)）的備用容量。非旋轉(zhuǎn)備用通常為幾十分鐘之內(nèi)可以迅速開機并帶負(fù)荷的機組。對于系統(tǒng)的慢速備用，如30分鐘或60分鐘的替代備用，通常為防止系統(tǒng)出現(xiàn)第二次意外事故而設(shè)置，所以，系統(tǒng)的替代備用需求是維持機組N-2安全約束所需的容量。系統(tǒng)的替代備用不應(yīng)低于電網(wǎng)中的單機容量次高的機組。5.2系統(tǒng)備用市場競價容量的確定正備用：發(fā)電機組不能帶足負(fù)荷，而維持一定在線容量，以滿足實時容量需求或者提供平衡電能。需要支付兩類相關(guān)價格：容量價格和電量價格。因此需要組織市場進(jìn)行備用容量報價。負(fù)備用：沒有機會成本，無須組織報價。負(fù)備用正備用5.3備用機組與可中斷負(fù)荷的報價系統(tǒng)備用的機組申報如下數(shù)據(jù)：單位備用容量－價格曲線。備用機組調(diào)節(jié)速率?？芍袛嘭?fù)荷：在緊急時刻切斷部分負(fù)荷，相當(dāng)于投入了備用機組?？芍袛嘭?fù)荷申報內(nèi)容：可中斷時間區(qū)間，中斷提前預(yù)知時間，中斷持續(xù)時間，中斷負(fù)荷容量范圍，中斷負(fù)荷－價格曲線?？芍袛嘭?fù)荷不需要進(jìn)行電量報價，其切負(fù)荷電量后應(yīng)該按現(xiàn)貨供電價格支付。5.4備用市場競價原理備用市場競價容量：需要滿足常規(guī)的可靠性和安全性標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)正備用應(yīng)該達(dá)到系統(tǒng)負(fù)荷的3－5%。應(yīng)該在備用市場開始前公布系統(tǒng)需求。出于備用容量付費考慮，備用市場必須同電量市場分離出來。備用機組在申報中應(yīng)該既申報電量價格又申報容量價格。對備用機組的排序，僅按備用容量價格作為排序的指標(biāo)。備用機組也參與現(xiàn)貨有功電量市場的競爭，備用機組的電量報價取其在日前有功電量市場上的報價。備用機組的電量報價也影響現(xiàn)貨電量價格。備用市場的決策在日前有功電量市場交易結(jié)束之后進(jìn)行。5.5備用市場的組織與交易決策市場組織備用申報在計劃交易日的前一日進(jìn)行；電力調(diào)度交易中心先公布計劃交易日各時段的備用需求，發(fā)電廠和可中斷用戶的備用申報與有功申報同時進(jìn)行。備用市場的交易決策：根據(jù)機組申報的備用調(diào)節(jié)速率，得到機組的備用容量大小。按照備用機組和可中斷負(fù)荷的申報價格由低到高排序確定購買備用機組及購買容量。5.6價格機制與結(jié)算機組報價限制措施：最高限價漲跌幅度限制備用機組的結(jié)算過程：容量結(jié)算與電量結(jié)算容量結(jié)算：當(dāng)備用機組或可中斷負(fù)荷在市場上有成交后，交易中心其備用容量費用的支付。容量費用＝購買的備用容量×備用報價。電量結(jié)算：備用機組參與發(fā)電的過程中，交易中心對其電量的支付。旋轉(zhuǎn)備用市場旋轉(zhuǎn)備用日前申報旋轉(zhuǎn)備用報價順序旋轉(zhuǎn)備用交易結(jié)果預(yù)調(diào)度計劃以及AGC交易結(jié)果系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用需求預(yù)測系統(tǒng)負(fù)荷較大波動旋轉(zhuǎn)備用機組實時調(diào)用預(yù)留5.8在日前組織備用市場的合理性分析與預(yù)調(diào)度發(fā)電計劃結(jié)果結(jié)合起來，可以充分考慮機組的負(fù)荷剩余情況；針對各時段備用需求的分時購買，可以降低系統(tǒng)備用的總購買成本。日前組織的備用市場可以在最后交易，這樣不會影響發(fā)電權(quán)交易結(jié)果，實現(xiàn)系統(tǒng)資源的優(yōu)化配置。5.9備用問題擴展備用的地域分布 由于電網(wǎng)中機組分布的不均勻、負(fù)荷分布的不均勻，特別是電網(wǎng)傳輸容量的限制，雖然電網(wǎng)中的總備用容量充足，但在實際運行時卻無法調(diào)用。區(qū)域B區(qū)域A潮流方向出現(xiàn)阻塞備用不足備用富裕解決思路思路1：分區(qū)備用電價思路2：發(fā)電權(quán)和用電權(quán)

無功補償：發(fā)電廠無功生產(chǎn)的時候，將會造成容量占用，能量損耗，有必要對提供無功補償?shù)臋C組進(jìn)行付費。6.1無功服務(wù)的技術(shù)要素6.2無功的模式確定全網(wǎng)總的無功補償費用。電網(wǎng)公司從輸電費用中提取一部分，彌補發(fā)電廠的少發(fā)有功的機會成本，適當(dāng)考慮機組的損耗。根據(jù)各成員提供的無功多少，確定無功補償?shù)谋壤裏o功的調(diào)度模式：提供無功的市場成員，無條件地服從電網(wǎng)調(diào)度，采用就地平衡的原則。無功市場管理措施：系統(tǒng)的電壓控制需要各參與