發電機組備用輔助服務計價方式探討

崔宇濤

摘 要：發電廠提供的輔助服務對市場環境下的電力系統的可靠性及安全運行起著至關重要的作用。本文對發電機組備用服務的類型，重要性進行了分析，并對電廠對電力系統提供備用容量的成本及補償的必要性進行了一些有益的探討。

關鍵詞：電力系統；輔助服務；備用；計價

1 備用服務

機組提供備用容量服務，要損失許多成本，尤其是發電產生的收益的機會成本，以往的電力市場中，基本忽略了對機組這種備用服務的成本或價值的補償。

發電企業機組目前主要向市場提供以下幾種有功出力備用服務：滿足負荷波動的二次調頻（AGC）備用PAGC·P；滿足系統突發事故的需要一次調頻（旋轉）備用PS·P；滿足負荷峰、谷差時段的需要（調峰）備用（Pf·P）；滿足系統崩潰后恢復的最低啟動容量備用PH·P。

2 發電機組提供調峰備用的計價

非計劃調峰備用，即當日負荷預測不夠準確時，由于負荷的較大偏差，需要臨時調用備用出力參加調峰，非計劃調峰備用機組運行調用是隨機的時，不按計劃日負荷曲線運行，這種備用容量服務不被調用的條件下也要由需要方或造成方做補償。

處于非計劃性調峰備用的機組有二種狀態：一種是停機處于備用狀態，是系統確認后需要的（也可理解為非旋轉備用Pf·P），該部分的備用容量需要計價付費；另一種是由于系統負荷需求制約，停機備用，但又是可調用的，是沒有經過系統（或市場）確認需要的備用（替代備用），僅在緊急情況下容量被調用，替代備用不加載情況下其備用不做計價考慮，加載出力當日發電機組處于離線狀態可調總備用容量為PP，PP可分解成；

Pp = Pf·P+ Pimg 2-1

其中Pf·P——為經系統確認需要的備用負荷容量，主要用于非計劃調峰備用，或緊急條件下的事故支援。調峰備用Pf·P值可以是單機容量的倍數nPN，也可以是系統確認的隨機數。

Pimg——非計劃的替代備用容量，是系統不確認容量僅在緊急情況下調用。

式2-1中，Pimg 由于是負荷或機組一次燃料（水）的不足而造成的停機備用，而且又非系統需要的備用，同時這種備用在現階段沒有其他合理成本損失，因此對Pimg不加載情況下不做計價考慮。

而對式2-1，經系統確認的備用Pf·P容量部分，可按下列2因素考慮計價：

2.1 容量成本因素

根據需求定價原理，Pf·P部分備用容量是由系統需要并確認而提供的，盡管備用可能一日內都沒有機會加載，但系統（市場）應為提供這種需求的滿足（且這種服務確實是發生了的）支付一定的費用，至少應支付該部分備用容量的容量成本。

而根據電力市場中二部制電價定價原理可知，機組的容量成本為機組建設時，沉淀成本的多年平均分攤，即投資成本的年折舊成本的機組平均分攤，表示成：

Co= Cz y·NPn·Kh 2-2

其中Cz——為總投資成本

y——為折舊年限

NPn——為機組臺數剩單機容量

Kh——為機組年可調系數

Co——為機組單位容量成本（元/kW）

對應的單臺機組提供調峰備用，應獲得補償費用為

Fp =Co·Pf·P 2-3

2.2 機會成本因素

由于系統的需要，處于備用狀態的機組，是為滿足某種需求，強制不發電，機組的這部分備用容量失去在較好的時段內發電獲取電量收益的機會，對這種由于為它人提供服務，而失去收益的機會，受服務方應對提供服務者機會收益的損失做一定補償。提供備用容量Pf·P的機組的機會成本計價辦法：

Ff.P=（λ（t）–λAV）×∫oT Pf.P（t）dt 2-4

其中：

λ（t）--為市場實時電價，未市場化前λ（t） 為提供備用機組的批準上網電價；

λAV--為備用機組的單位度電電量成本，水電電量成本約0.06元/kWH，火電約為0.16～0.19元/kWh。

3 發電機組提供旋轉備用的計價

機組的旋轉備用是指在線運行的機組未加載的那部分容量。單機旋轉備用容量為

Psp=PN–Ps.L 3-1

PN—為旋轉機組的單機額定出力容量；

Ps.L —為單機在線加載的運行負荷，為整定負荷與一次調頻和PSO±PS·1

Ps.p—為某時刻下的單機旋轉備用容量，Ps.p ∈（O～PN）

當Psp=PN時，為發電機空轉狀態。

機組旋轉備用Psp實際上起到二種備用功能：一種是一次調頻備用，滿足系統大擾動波動時負荷的需要；另一種是調峰備用，滿足系統峰值負荷的需要。在目前的實際調度過程中，中調經常不是啟動離線的調峰各用機組，往往是去將旋轉備用加載（或減載）進行調峰，先占用一次調頻的旋轉備用，之后再啟動調峰備用機組將已加載的旋轉備用置換出來。因此旋轉備用比PS·P調峰備用具有更高一級質量的備用，對其計價也應綜合考慮二種備用同時兼顧的價值。

3.1 容量成本因素

由于旋轉備用同時提供了一次調頻和調峰二種準備，因此旋轉備用容量Psp的容量成本應考慮二種備用的價值因素，可在式2-3調峰備用的容量補償費用計價的基礎上考慮一個系數做為旋轉備用的容量計價，計為：

Fs=Ks Co·Psp 3-2

其中Ks為大于1的加權系數；Co可參照式2-2中計算；

3.2 效率成本因素

機組由于提供了旋轉備用Psp，無法運行在最優消耗率的工況點，造成耗水（煤）的效率損失。對水電機組而言，耗水率效率損失的極端情況下是機組空轉提供旋轉備用Psp=PN，此時機組出力PL=0，計費電量也為零，但此時為維持機組處于旋轉狀態需保持一定的耗水Q0m3/s，對空轉耗水應與補償，可按下式考慮：

Q0 ×T

F0= ———γ 3-3

qn

其中：T為機組空轉持續時間；qn為機組度電耗水率約為單位耗水率m3/kWh；γ為上網電價。

4 發電機組提供AGC調頻備用的計價

AGC備用是機組所能提供各種備用中質量最高的，AGC備用在做負荷小波動的平抑作用備用的同時，還向下兼做旋轉備用和調峰服務的備用，如下圖所示。

由于PAGC負荷是實時波動的為時間的函數，那么其備用PAGC·P也是實時波動的，且滿足：

PAGC·P =PN -PAGC 4-1

與旋轉備用調用現狀一樣，PAGC·P做為更高一級服務的備用，當系統出現擾動時，由于AGC機組調速器自身和AGC控制特性的作用，PAGC·P被加載進行一次調頻或二次調頻，同時在現實實時調度過程中，PAGC·P也時常在一個時間段內被人為加（減）載進行調頻，對備用容量PAGC·P的計價可綜合考慮以下幾種因素：

4.1 容量成本因素

如上所述，由于AGC備用兼顧了下層次二種服務備用的備用，因此與3.1節中旋轉備用的計價原理相同，其價格應綜合考慮兼做3種備用的容量價值，可在旋轉備用的計價基礎上再考慮一個大于1的加權補償系數，KAGC體現優質優價原則，式3-2改寫成：

計為：Fagc=KAGC·CO·PAGC.P 4-2

這里的KAGC>KS。由于AGC備用容量PAGC·P是隨其加載容量PAGC的變化而變化，是時間的函數，實際計價時，可采用求平均值的方法，即：

∫T o（PN-PAGC）dt

PAGC·P= ——————————（其中T為指定時間段） 4-3

T

式3-3修改成FAGC=KAGC·Co·PAGC·P

4.2 機會成本因素

AGC機組所提供的旋轉備用容量PAGC·P使得實際發電量減少，從而使收益減少，應對機會收益進行補償，時段[0，T]內由于提供AGC備用PAGC·p少發電量為：

WAGC·P=∫T oPAGC·P dt 4-4

相應損失發電收入 FAGC·R=WAGC·P·γ（t）

扣除發電機組的電量成本后，得機組的機會成本為：

FAGC·j=WAGC·P·（γ（t）-γAV ） 4-5

AGC機組備用計價應至少考慮容量成本和電量機會成本兩個因素。

5 結語

本文就我國電力市場的實際情況，簡要分析了備用輔助服務這種類型發電廠的成本和附加值的計價方式，對備用輔助服務計價補償機制的研究實施對電力系統健康發展具有重要意義。

參考文獻

[1]趙遵廉，辛耀中，郭國川.電力市場運營系統[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]李端超，江山立，陳家庚，等.AGC機組調節效能定量評估與補償方式研究[J].電網技術，2001，25（8）：15-19.

（作者單位：湖南省電力公司東江水力發電廠）