輔助調(diào)頻市場下對水輪發(fā)電機(jī)組影響及控制策略

摘要：為解決水輪發(fā)電機(jī)組參與電力市場輔助服務(wù)面臨的諸多問題，制定合理的調(diào)頻市場規(guī)則、形成有序競爭的調(diào)頻市場并保障電力市場環(huán)境下系統(tǒng)頻率調(diào)整的正常進(jìn)行，論文分析水輪發(fā)電機(jī)組在電力市場中所面臨的調(diào)度和交易問題，并在水電廠發(fā)電機(jī)組運(yùn)行成本的基礎(chǔ)上，探討了對水輪發(fā)電機(jī)組的服務(wù)進(jìn)行合理經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償?shù)霓k法以及對水輪發(fā)電機(jī)組所提供的輔助服務(wù)的質(zhì)和量進(jìn)行評(píng)估等問題，并為調(diào)頻服務(wù)市場的建立和實(shí)施，提出了一些可行性建議。

關(guān)鍵詞：電力市場;輔助調(diào)頻;水輪發(fā)電機(jī)組;控制策略

0 引言

在電力市場推進(jìn)的情況下，系統(tǒng)頻率調(diào)整已經(jīng)成為了利益主體、行政關(guān)系、經(jīng)濟(jì)隸屬關(guān)系、運(yùn)行調(diào)度的綜合問題，上述因素的加入無疑是增加了頻率調(diào)整的復(fù)雜性。當(dāng)前，電力市場環(huán)境下的輔助調(diào)頻服務(wù)越來越受到市場關(guān)注，成為當(dāng)下研究熱點(diǎn)。

1 輔助調(diào)頻市場對水輪發(fā)電機(jī)組帶來的影響

1.1 水輪發(fā)電機(jī)組具有調(diào)頻市場的權(quán)利

就水力發(fā)電廠而言，在輔助調(diào)頻服務(wù)市場中的參與主體包含了水電廠、電力用戶以及輔助調(diào)頻服務(wù)供應(yīng)商。水電廠安裝自動(dòng)發(fā)電控制的水輪機(jī)，并且要求能夠?qū)崟r(shí)調(diào)控市場的調(diào)頻機(jī)組參與到主能量市場中，預(yù)留一定的調(diào)頻能力。若是有意愿參與到調(diào)頻市場的其他調(diào)頻廠商需要在一周之前向市場運(yùn)營機(jī)構(gòu)提交申請，并在市場運(yùn)營準(zhǔn)入機(jī)構(gòu)的考核批準(zhǔn)下進(jìn)入市場。電力用戶為10kV及以上電壓等級(jí)的用戶，市場鼓勵(lì)優(yōu)先購電企業(yè)以及用戶資源加入市場。針對獨(dú)立輔助調(diào)頻服務(wù)供應(yīng)者鼓勵(lì)其以電能儲(chǔ)備裝置以及需求側(cè)的方式加入到電力市場中。

1.2 水輪發(fā)電機(jī)組具有調(diào)頻市場的需求

調(diào)頻需求的計(jì)算主要考慮到了負(fù)荷的變化分量、水力發(fā)電出力分量、聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃分量及機(jī)組計(jì)劃分量。同時(shí)將各個(gè)分量的預(yù)測偏差也考慮到算法中去。影響自動(dòng)發(fā)電控制的因子，包含負(fù)荷特性，水電廠發(fā)電能源占比等，鑒于影響因子的所占比例不同，所以根據(jù)電網(wǎng)特性會(huì)引入不同的評(píng)價(jià)比重。在市場中購買調(diào)頻容量時(shí)不僅需要滿足每個(gè)時(shí)段所需的調(diào)頻容量，還要對提供調(diào)頻服務(wù)的機(jī)組調(diào)節(jié)速率提出一定的要求。

2 水輪發(fā)電機(jī)組在輔助調(diào)頻市場下的控制策略

2.1 建立調(diào)頻輔助水輪發(fā)電經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償措施

參與電能市場、執(zhí)行發(fā)電計(jì)劃的機(jī)組和用于調(diào)頻、調(diào)聯(lián)絡(luò)線偏差的水輪發(fā)電機(jī)組分開，某一時(shí)段內(nèi)相對固定若干臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組專用于調(diào)頻和調(diào)聯(lián)絡(luò)線偏差，這些水輪發(fā)電機(jī)組將不再參與電能市場。各提供水輪發(fā)電服務(wù)的發(fā)電公司要根據(jù)機(jī)組技術(shù)規(guī)范、水輪發(fā)電投運(yùn)試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)等向電網(wǎng)調(diào)度中心申報(bào)機(jī)組的性能參數(shù)，包括機(jī)組的最大可調(diào)容量，最小可調(diào)容量、最大和最小的加減負(fù)荷速度等。提供水輪發(fā)電服務(wù)的發(fā)電公司在認(rèn)可電網(wǎng)調(diào)度中心制定的費(fèi)用結(jié)算和考核辦法后，要嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)度命令，調(diào)度沒有發(fā)布調(diào)整命令時(shí)，不能主動(dòng)參與頻率調(diào)整，只能按計(jì)劃曲線發(fā)電;而調(diào)度要求投運(yùn)水輪發(fā)電時(shí)，必須按調(diào)節(jié)要求履行提供輔助服務(wù)的義務(wù)。電網(wǎng)對提供輔助服務(wù)的水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行合理的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，并有一系列考核辦法針對輔助服務(wù)質(zhì)量的優(yōu)劣實(shí)施獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰，以提高水輪發(fā)電機(jī)組的積極性。在水輪發(fā)電機(jī)組達(dá)到了考核要求的條件下，可以采用如下的補(bǔ)償辦法：

2.2 完善水輪發(fā)電機(jī)組競價(jià)調(diào)頻服務(wù)市場措施

競價(jià)模式的調(diào)頻服務(wù)市場的開展為水輪發(fā)電機(jī)組提供了一條可能較大幅度地增加收入的途徑，但這必須基于發(fā)電公司對機(jī)組性能、控制技術(shù)和對市場規(guī)則更透徹的了解和運(yùn)用，調(diào)頻服務(wù)市場將是水輪發(fā)電機(jī)組面臨經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)最大也可能是收益最高的地方。競價(jià)模式下的調(diào)頻服務(wù)市場絕不是完全孤立的市場，它與電能市場有著必然的聯(lián)系，水輪發(fā)電機(jī)組可以根據(jù)是否投運(yùn)水輪發(fā)電來參加或退出調(diào)頻服務(wù)市場，而無論是否投運(yùn)水輪發(fā)電都可以進(jìn)入電能市場。下面提出幾種不同的競價(jià)模式。

（1）提高水輪發(fā)電機(jī)組混合型市場的措施

在混合型市場中調(diào)頻服務(wù)不單獨(dú)交易，不單獨(dú)付費(fèi)，僅進(jìn)行機(jī)組電能價(jià)格的競爭，機(jī)組調(diào)頻服務(wù)收益蘊(yùn)含于電能收益中。在電能市場中區(qū)分水輪發(fā)電機(jī)組與非水輪發(fā)電機(jī)組，水輪發(fā)電機(jī)組和非水輪發(fā)電機(jī)組分開來競價(jià)。水輪發(fā)電機(jī)組要報(bào)兩種價(jià)格，第一報(bào)價(jià)為投運(yùn)水輪發(fā)電時(shí)的電能價(jià)格，第二報(bào)價(jià)為不投運(yùn)水輪發(fā)電僅作為普通機(jī)組時(shí)的電能價(jià)格。

（2）強(qiáng)化水輪發(fā)電機(jī)組分解型市場的措施

在分解型市場中調(diào)頻服務(wù)單獨(dú)交易，單獨(dú)付費(fèi)，電能市場和調(diào)頻服務(wù)市場中分別進(jìn)行機(jī)組電能價(jià)格和調(diào)頻服務(wù)價(jià)格的競爭。水輪發(fā)電機(jī)組除了按普通機(jī)組上報(bào)基本電能電價(jià)外，還可以按照市場規(guī)則上報(bào)水輪發(fā)電機(jī)組的性能指標(biāo)及附加的調(diào)頻服務(wù)電價(jià)，上報(bào)的附加電價(jià)受價(jià)格上限的限制。根據(jù)電能市場和輔助服務(wù)市場的先后順序的不同又可以分為以下兩種情況。

其一，輔主序市場，即市場順序?yàn)椋狠o助服務(wù)市場→電能市場。電網(wǎng)首先根據(jù)系統(tǒng)要求與附加電價(jià)高低排序選擇提供調(diào)頻服務(wù)的機(jī)組。輔助服務(wù)市場中落選的水輪發(fā)電機(jī)組可以按照基本報(bào)價(jià)與普通機(jī)組一同在電能市場中競價(jià)上網(wǎng)。輔、主市場中均按各自的邊際價(jià)格結(jié)算。最終提供調(diào)頻服務(wù)的水輪發(fā)電機(jī)組得到的基本收入部分將與電能市場中其它機(jī)組的競價(jià)結(jié)果相關(guān)。

其二，主輔序市場，即市場順序?yàn)椋弘娔苁袌觥o助服務(wù)市場。電能市場中先不區(qū)分水輪發(fā)電機(jī)組與非水輪發(fā)電機(jī)組，電網(wǎng)根據(jù)系統(tǒng)需求及發(fā)電機(jī)的基本報(bào)價(jià)高低排序選擇發(fā)電機(jī)組，電能市場供需平衡后，再進(jìn)行輔助服務(wù)市場交易。調(diào)頻服務(wù)的選擇要考慮系統(tǒng)要求與附加電價(jià)的高低。電能市場和輔助服務(wù)市場的預(yù)交易分別完成后，進(jìn)入二者的統(tǒng)一協(xié)調(diào)階段。電網(wǎng)可以選擇不同調(diào)節(jié)方式，也可以循環(huán)交替調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的最終目標(biāo)是：滿足系統(tǒng)需求、電能市場和輔助服務(wù)市場的總付費(fèi)最低。最終的主、輔市場中均按各自的邊際價(jià)格結(jié)算。

2.3 完善水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)入輔助調(diào)頻市場的考核方式

對于水輪發(fā)電機(jī)組的考核分為兩種情況：在水輪發(fā)電投入期間考核調(diào)節(jié)效能，在水輪發(fā)電退出期間考核發(fā)電計(jì)劃合格率。其中水輪發(fā)電投入期間的考核即為對水輪發(fā)電機(jī)組提供的調(diào)頻服務(wù)質(zhì)量的考核。建議將考核的各項(xiàng)指標(biāo)最終量化，體現(xiàn)在輔助服務(wù)費(fèi)用結(jié)算時(shí)的獎(jiǎng)懲因子或者附加的獎(jiǎng)懲金上，按照水輪發(fā)電機(jī)組對系統(tǒng)的實(shí)際貢獻(xiàn)支付輔助服務(wù)費(fèi)用，這種方法對于實(shí)施經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償辦法和采用競價(jià)模式的輔助服務(wù)市場是同樣適用的。

3 結(jié)束語

本文主要對電力市場中水輪發(fā)電機(jī)組面臨的交易和調(diào)度問題進(jìn)行了分析，分別提出了在當(dāng)前電網(wǎng)現(xiàn)狀和未來發(fā)展情況下，交易和調(diào)度水輪發(fā)電機(jī)組的基本原則;在水輪發(fā)電機(jī)組成本分析的基礎(chǔ)上，提出了電力市場初期對提供輔助服務(wù)的水輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償辦法，并分析電能和調(diào)頻服務(wù)存在的混合型和分解型兩種市場模式，對水輪發(fā)電機(jī)組的考核辦法完善給出了參考意見。

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作者簡介

覃寶，男 ，廣西省東蘭縣，1971年4月生，大學(xué)本科，工程師